KR20130082495A - Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding - Google Patents

Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding Download PDF

Info

Publication number
KR20130082495A
KR20130082495A KR1020137000372A KR20137000372A KR20130082495A KR 20130082495 A KR20130082495 A KR 20130082495A KR 1020137000372 A KR1020137000372 A KR 1020137000372A KR 20137000372 A KR20137000372 A KR 20137000372A KR 20130082495 A KR20130082495 A KR 20130082495A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nucleic acid
substrate
adapters
particles
target nucleic
Prior art date
Application number
KR1020137000372A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101932628B1 (en
Inventor
다니엘 씨. 프레지본
이삭 스토너
안드레아스 윈드무쓰
티모시 에릅스
Original Assignee
파이어플라이 바이오웍스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파이어플라이 바이오웍스, 인코포레이티드 filed Critical 파이어플라이 바이오웍스, 인코포레이티드
Publication of KR20130082495A publication Critical patent/KR20130082495A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101932628B1 publication Critical patent/KR101932628B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825Nucleic acid detection involving sensors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6809Methods for determination or identification of nucleic acids involving differential detection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6834Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/70Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/4833Physical analysis of biological material of solid biological material, e.g. tissue samples, cell cultures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/5308Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for analytes not provided for elsewhere, e.g. nucleic acids, uric acid, worms, mites
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은, 무엇보다도, 후-혼성 표지화를 통한 표적 핵산들 검출 및 정량화를 위한 방법들 및 조성물들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 본 발명은 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도 (abundance)를 검출하는 방법을 제공하며, 이는 (a) 각각이 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는 다수의 핵산 탐침들과 시료와의 접촉단계; (b) 하나 이상의 범용 어댑터들이 존재하고, 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터 양자가 동일한 개별 핵산 탐침에 결합될 수 있는 조건에서, 다수의 탐침들 및 시료의 배양단계; (c) 개별 범용 어댑터가 개별 표적 핵산과 결합되도록 반응을 수행하고 이때 동일한 개별 핵산 탐침과 혼성화되는 단계; (d) 다수의 핵산 탐침들과 연결된 하나 이상의 범용 어댑터들의 존재를 검출하고, 이에 따라 시료에 있는 표적 핵산들의 존재를 검출하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 범용 어댑터들은 검출 가능 물질들 또는 기타 검출 촉발 표지화 기들로 표지된다. 일부 실시예들에서, 본 발명에 적합한 다수의 핵산 탐침들은 기질 또는 대상체 (예를들면, 미세배열, 또는 입자)에 부착된다.The present invention, among other things, provides methods and compositions for detection and quantification of target nucleic acids via post-hybrid labeling. In some embodiments, the present invention provides a method for detecting the presence and / or abundance of target nucleic acids in a sample, wherein (a) each binds to a capture sequence and a universal adapter that binds to the target nucleic acid. Contacting the sample with a plurality of nucleic acid probes consisting of contiguous adapter sequences; (b) culturing the plurality of probes and the sample under conditions in which one or more universal adapters are present and both individual target nucleic acids and individual universal adapters can be bound to the same individual nucleic acid probe; (c) conducting the reaction such that individual universal adapters are combined with individual target nucleic acids, and hybridizing with the same individual nucleic acid probes; (d) detecting the presence of one or more universal adapters associated with the plurality of nucleic acid probes, thereby detecting the presence of target nucleic acids in the sample. Typically, universal adapters are labeled with detectable substances or other detectable trigger labeling groups. In some embodiments, a plurality of nucleic acid probes suitable for the present invention are attached to a substrate or a subject (eg, microarray, or particle).

Description

후­혼성 표지화 및 범용 코드화에 의한 핵산 검출 및 정량화 {NUCLEIC ACID DETECTION AND QUANTIFICATION BY POST-HYBRIDIZATION LABELING AND UNIVERSAL ENCODING}Nucleic acid detection and quantification by post hybrid hybridization and general coding {NUCLEIC ACID DETECTION AND QUANTIFICATION BY POST-HYBRIDIZATION LABELING AND UNIVERSAL ENCODING}

본원은 2010.6.7자 출원된 미국임시특허출원번호 61/352,018, 2010.7.19자 출원된 출원번호 61/365,738, 및 2010.9.29자 출원된 출원번호 61/387,958에 대한 우선권을 주장하고, 이들은 전체가 본원에 참조로 포함된다.This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 352,018, filed Jul. 19, 2010, filed July 19, 2010, and Application No. 61 / 387,958, filed Sep. 29, 2010, which are full Is incorporated herein by reference.

생체분자들에 대한 다중 검출은 임상 진단, 발견, 및 기초과학에 있어 중요하다. 다중 검출은, 특정 생체분자 표적들과 연결되는 기질들을 코드화하고, 검출 가능 신호를 정량화가 요구되는 생체분자 표적과 연관시키는 것이 필요하다. 다중 분석을 위하여, 통상적으로 평면 또는 입자-기반의 기능화 기질들을 이용하여 표적들을 포획하고 정량화한다. 입자-기반 다중 분석의 경우, 각각의 입자는 특정 표적을 포획하는 탐침으로 기능화되고, 분석 과정에서 식별되도록 코드화된다. 입자에 포획된 표적 함량을 정량화하기 위하여, 전형적으로 적합한 표지화 방식이 사용되어 표적과 연관되는 측정 가능한 신호을 발생시킨다. 현존 표지화 방법의 한계로 인하여 정량화가 특히 어려운 분자 부류는 microRNA (miRNA)이다.Multiple detection of biomolecules is important for clinical diagnosis, discovery, and basic science. Multiple detection requires coding the substrates to be linked with specific biomolecule targets and associating the detectable signal with the biomolecule target for which quantification is required. For multiplex analysis, targets are typically captured and quantified using planar or particle-based functionalized substrates. In particle-based multiplex analysis, each particle is functionalized with a probe that captures a specific target and is encoded to be identified during the analysis. In order to quantify the target content trapped in the particles, suitable labeling schemes are typically used to generate measurable signals associated with the target. A molecular class that is particularly difficult to quantify due to the limitations of existing labeling methods is microRNA (miRNA).

miRNA는 단백질 번역을 중재하고 당뇨병, 알츠하이머, 및 암을 포함한 질병들에서 조절 이상으로 알려진 짧은 비-암호화 RNA이다. With greater mRNA보다 높은 안정성 및 예측치로 인하여, 질병 진단 및 예후에 있어서 이러한 상대적으로 소부류의 생체분자들이 점차 중요해진다. 그러나, miRNA의 서열 상동성, 광범위한 수도(abundance), 및 공통 이차 구조들은, 정확한 비편중 정량화 기술들 개발 노력을 복잡하게 한다. 발견 및 임상 분야에서 적용되려면 고효율 처리, 다중 분석용 방대한 코드 라이브러리, 및 맞춤형 분석 개발에 대한 유연성이 요구된다. 미세배열 (microarray) 방식들은 고감도 및 다중화 성능을 제공하지만, 낮은 처리율, 복잡성, 및 고정 설계로 인하여 임상에서 이상적이지 못하다. PCR-기반 전략들도 비숫한 처리율 문제가 있고, 다중화를 위한 긴 최적화가 필요하며, 반-정량적일 뿐이다. 현존 비드-기반 시스템들은 높은 시료 처리율 (하루 >100 시료들)을 제공하지만, 감도, 동적 범위, 및 다중화 성능이 떨어진다. 따라서, miRNA와 같은 핵산들을 검출하고 정량화 하기 위한 개선된 방법들이 요구된다.miRNAs are short non-coding RNAs that mediate protein translation and are known to be dysregulated in diseases including diabetes, Alzheimer's, and cancer. Because of the higher stability and predictability than with greater mRNA, this relatively small class of biomolecules becomes increasingly important in disease diagnosis and prognosis. However, the sequence homology, broad abundance, and common secondary structures of miRNA complicate efforts to develop accurate unbiased quantification techniques. Applications in discovery and clinical applications require flexibility in high efficiency processing, an extensive code library for multiple analysis, and custom analysis development. Microarray schemes provide high sensitivity and multiplexing performance but are not ideal for clinical use due to low throughput, complexity, and fixed design. PCR-based strategies also have significant throughput issues, require long optimization for multiplexing, and are only semi-quantitative. Existing bead-based systems provide high sample throughput (> 100 samples per day) but lack sensitivity, dynamic range, and multiplexing performance. Thus, there is a need for improved methods for detecting and quantifying nucleic acids such as miRNAs.

miRNA 또는 임의의 기타 생체분자들을 다중 검출하기 위하여는 각각의 분자와 연결되는 기질을 코드화 할 수 있어야 한다. 다중화에 적용될 수 있는 대략 두 부류의 기술들, 평면 어레이들 및 현탁 (입자-기반) 어레이들, 이 존재하고 이들 모두는 응용에 특유한 이점들이 있다. 평면 어레이들은 위치 코드화에 절대적으로 의존하고, 현탁 어레이들은 분광학적, 도식적, 전자적, 또는 물리적으로 분류될 수 있는 다수의 코드화 방식들을 활용한다.Multiple detection of miRNAs or any other biomolecules requires the ability to encode the substrate to which each molecule is linked. There are approximately two classes of techniques, planar arrays and suspension (particle-based) arrays that can be applied to multiplexing, both of which have application specific advantages. Planar arrays are absolutely dependent on location coding, and suspension arrays utilize a number of coding schemes that can be classified spectroscopically, graphically, electronically or physically.

분광학적 코드화는 종 (species)을 식별하기 위하여 특정 광 파장 또는 방사선 (형광체들, 발색단들, 광학 구조체, 또는 라만 태그들 포함) 사용에 의존하는 임의 방식을 포괄한다. 형광-코드화 마이크로비드들은 종래 유세포분석기 (또는 광-섬유 어레이들)를 이용하여 신속하게 처리될 수 있어, 다중화 플랫폼의 일반 형태가 되었다. 대부분의 분광학적 코드화 방법들은 코드화를 위한 검출 가능 개체들 (entities) 캡슐화에 의존하며, 이는 사용 기질에 따라 매우 도전적인 작업일 수 있다. Spectroscopic coding encompasses any manner that depends on the use of a particular light wavelength or radiation (including phosphors, chromophores, optical structures, or Raman tags) to identify species. Fluorescence-encoded microbeads can be processed quickly using conventional flow cytometers (or optical-fiber arrays), becoming a common form of multiplexing platform. Most spectroscopic coding methods rely on encapsulating detectable entities for coding, which can be a very challenging task depending on the substrate used.

다중화 검출을 위한 기질의 빠른 범용 코드화를 가능하게 하는 더욱 강력하고 일반적으로-적용될 수 있는 코드화 방법이 요구된다.There is a need for a more robust and generally-applicable coding method that allows for fast general purpose coding of substrates for multiplexed detection.

본 발명은 상당한 효율로, 다중성이며, 강력하고도 재현성 있는 핵산 검출 및 정량화를 위한 개선된 방법들 및 조성물들을 제공한다. 본 발명은, 부분적으로, 후-혼성 표지화 기술이 적합한 유체 유동 스캐닝 또는 정적 영상 시스템과 함께 신속하고 고-성능의 핵산 검출 및/또는 정량화에 적용될 수 있다는 발견에 기초한다. 놀랍게도, 본 후-혼성 표지화 방식은, 다용도 입자 코드화 방법과 함께 사용될 때, 간단한 작업 흐름으로 다중화 확장성 및 아토몰 감도를 제공한다. 상세히 하기되는 바와 같이, 본 강력한 플랫폼을 이용하면, 총 RNA를 저-투입 (low-input)하고도3 시간 이내에 다양한 유형의 암들에 대하여 miRNA 발현 프로필이 정확히 분석될 수 있다. miRNA가 예시적으로 사용되었지만, 본 발명에 의한 방법들 및 조성물들은 임의의 핵산들 (예를들면, DNA, RNA) 또는 기타 유형의 검체들을 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 다중화 생체분자 검출 및 정량화 분야에 의미있는 진보를 제공한다. The present invention provides improved methods and compositions for nucleic acid detection and quantification that are multiplicityd, robust and reproducible with significant efficiency. The present invention is based, in part, on the discovery that post-hybrid labeling techniques can be applied to rapid and high-performance nucleic acid detection and / or quantification with a suitable fluid flow scanning or static imaging system. Surprisingly, the present post-hybrid labeling approach, when used with the multipurpose particle coding method, provides multiplexing scalability and atomomol sensitivity in a simple workflow. As described in detail below, using this powerful platform, miRNA expression profiles can be accurately analyzed for various types of cancers within 3 hours of low-input total RNA. Although miRNAs have been used by way of example, the methods and compositions according to the invention can be used to detect any nucleic acids (eg, DNA, RNA) or other types of specimens. Accordingly, the present invention provides a significant advance in the field of multiplexed biomolecule detection and quantification.

일 양태에서, 본원 발명은 하나 이상의 핵산 탐침들을 가지는 최소한 하나의 영역을 포함하는 기질을 제공하며, 동일한 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합된 것은 후-혼성 표지화에 의해 검출 가능하도록 각각의 핵산 탐침은 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성된다.In one aspect, the present invention provides a substrate comprising at least one region having one or more nucleic acid probes, wherein the binding of both the target nucleic acid and the universal adapter to the same nucleic acid probe is characterized in that each is detectable by post-hybrid labeling. A nucleic acid probe consists of a capture sequence that binds a target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter.

일 양태에서, 본원 발명은, 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합된 것이 후-혼성 표지화에 의해 검출 가능하도록 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는 핵산 탐침을 제공한다. In one aspect, the invention provides a nucleic acid consisting of a capture sequence that binds a target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds a universal nucleic acid such that binding of both the target nucleic acid and the universal adapter to the nucleic acid probe is detectable by post-hybrid labeling. Provide a probe.

일 양태에서, 본원 발명은 하나 이상의 범용 코드화 영역들을 포함하는 기질을 제공하며, 각각의 범용 코드화 영역은 하나 이상의 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지며, 각각의 주형은 스템-루프 구조 및 스템-루프 구조에 인접한 예정 뉴클레오티드 서열로 구성된다.In one aspect, the invention provides a substrate comprising one or more universal coding regions, wherein each universal coding region has one or more single-stranded polynucleotide templates, each template having a stem-loop structure and a stem-loop structure Consisting of a predetermined nucleotide sequence adjacent to.

무엇보다도, 본 발명은 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법을 제공한다. 일부 실시예들에서, 이러한 방법은: 각각이 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는 다수의 핵산 탐침들과 시료와의 접촉단계; 하나 이상의 범용 어댑터들이 존재하고, 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터 양자가 동일한 개별 핵산 탐침에 결합될 수 있는 조건에서, 다수의 탐침들 및 시료의 배양단계; 개별 범용 어댑터가 개별 표적 핵산과 결합되도록 반응을 수행하고 이때 동일한 개별 핵산 탐침과 혼성화되는 단계; 및 다수의 핵산 탐침들과 연결된 하나 이상의 범용 어댑터들의 존재를 검출하고, 이에 따라 시료에 있는 표적 핵산들의 존재를 검출하는 단계를 포함한다.First of all, the present invention provides a method for detecting the presence and / or number of target nucleic acids in a sample. In some embodiments, the method comprises: contacting a sample with a plurality of nucleic acid probes each consisting of a capture sequence that binds a target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter; Culturing the plurality of probes and the sample under conditions in which one or more universal adapters are present and both individual target nucleic acids and individual universal adapters can be bound to the same individual nucleic acid probe; Conducting the reaction so that the individual universal adapters are combined with the individual target nucleic acids, and hybridizing with the same individual nucleic acid probe; And detecting the presence of one or more general purpose adapters associated with the plurality of nucleic acid probes, thereby detecting the presence of target nucleic acids in the sample.

무엇보다도, 본 발명은 기질 코드화 방법을 제공한다. 일부 실시예들에서, 이러한 방법은: 각각이 하나 이상의 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지는 하나 이상의 코드화 영역들을 포함하는 기질을 제공하는 단계; 각각이 개별 폴리뉴클레오티드 주형과 특이적으로 결합되도록 설계되는 서열을 포함하고 표지화 단일-가닥 코드화 어댑터는 검출 가능 물질을 포함하는 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들을 제공하는 단계; 개별 코드화 어댑터가 해당 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형과 결합 가능한 조건에서, 기질 및 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들의 배양단계; 및 개별 코드화 어댑터를 해당 폴리뉴클레오티드 주형에 결합하여, 이에 따라 기질을 코드화하는 단계를 포함한다.First of all, the present invention provides a substrate coding method. In some embodiments, such a method comprises: providing a substrate comprising one or more coding regions, each having one or more single-stranded polynucleotide templates; The labeled single-stranded coding adapter each comprising a sequence designed to specifically bind to an individual polynucleotide template, the labeled single-stranded coding adapter providing a plurality of labeled and unlabeled single-stranded coding adapters comprising a detectable substance; Culturing the substrate and a plurality of labeled and unlabeled single-stranded adapters under conditions such that the individual encoded adapters can bind to the single-stranded polynucleotide template; And binding the individual encoding adapters to the polynucleotide template of interest, thereby encoding the substrate.

또한 표적 핵산들 검출 키트가 제공된다. 일부 실시예들에서, 이러한 키트는: 각각이 관심 표적핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열을 포함하는 다수의 핵산 탐침들; 및 하나 이상의 범용 어댑터들로 구성된다.Also provided are target nucleic acid detection kits. In some embodiments, such a kit comprises: a plurality of nucleic acid probes comprising a capture sequence that binds a target nucleic acid of interest and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter; And one or more general purpose adapters.

본원에서, "또는"이란 달리 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 본원에서 사용되는, 용어 "포함하는" 및 이의 변형 예를들면 "포함하고" 및 포함한다"는 기타 부가, 요소, 정수 또는 단계를 배제하지 않는다. 본원에서 사용되는, 용어 "약" 및 "대략"은 균등적으로 적용된다. 약/대략을 포함하거나 하지 않고 본원에서 사용되는 임의의 수치는 본 관련 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 임의의 정상적인 변동을 포함한다. 소정의 실시예들에서, "약" 또는 "대략"은 달리 언급되거나 단리 문맥에서 명백하지 않는 한 (100%를 초과하는 것을 제외하고는) 언급된 참고 수치의 (증가하거나 감소하는) 양 방향에서 25%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 또는 이하 내에 속하는 수치 범위를 언급하는 것이다.As used herein, "or" means "and / or" unless stated otherwise. As used herein, the term "comprising" and variations thereof such as "comprising" and "comprising" do not exclude other additions, elements, integers or steps. As used herein, the terms "about" and "approximately" Apply equally. Any numerical value used herein, with or without about / approximately, includes any normal variation that would be understood by one of ordinary skill in the art. In which "about" or "approximately" refer to 25%, 20% in both directions (increasing or decreasing) of the referenced reference value (except above 100%) unless stated otherwise or apparent in an isolation context. , 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3 Reference is made to numerical ranges falling within%, 2%, 1%, or below.

기타 본 발명의 특징부, 목적, 및 이점들은 이하 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 명백하여 질 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예들을 나타내는 상세한 설명, 도면, 및 청구범위는 단지 설명을 위한 것이지 제한할 의도는 아니라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위에 속하는 다양한 변형 및 변경 사항은 본 분야의 기술자에게 분명하게 될 것이다.Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description, drawings, and claims. It is to be understood, however, that the description, drawings, and claims that represent embodiments of the invention are illustrative only and not intended to be limiting. Various modifications and changes that fall within the scope of the invention will be apparent to those skilled in the art.

본 도면은 제한적 목적이 아닌 예시적 목적이다.
도 1은 범용 코드화 및 기능화를 위한 예시적 도면이다. (a) 각각이 스템-루프 구조 및 스템-루프에 인접한 고유 4bp 서열을 가지는 여러 범용 코드화 영역들, 및 탐침 영역에 범용 앵커를 가지도록 수화겔 입자들이 제조된다. 연결효소 반응에서, 각각의 영역에서 원하는 형광 수준을 달성하기 위하여 형광적-변경 내지 변경되지 않는 다양한 비율로 코드화 어댑터들이 부가되고 입자 탐침 영역에 기능화를 부여하기 위하여 링커 서열과 함께 탐침들이 부가된다. (b) 범용 입자 세트와 다양한 연결 어댑터들을 사용하여 제조된 고유 코드 및 탐침들을 가지는 두 분량 (batch)의 입자들의 예시.
도 2는 입자들 또는 기질 (substrate)을 하나 이상의 색 (또는 달리 기능성 종들)으로 코드화시키기 위하여 다수의 형광체들을 이용한 범용 코드화의 예시적 도면이다. 각각이 고유 방출 분광을 가지는 다수의 어댑터 변형체가 적용될 수 있다. 각각의 색 수준은 각각의 어댑터 변형체 비율을 조정함으로써 변조되어 입자들의 코드화 영역들에서 다수의 형광색들의 고유 표시 (signature)를 나타낼 수 있다.
도 3은 3-종들 연결효소반응 (ligation), 2-종들 연결효소반응, 및 화학적 변형에 의한 탐침-영역 기능화의 예시적 도면이다.
도 4는 입자들 또는 기질들에 기능성을 부여하기 위하여 탐침-특이적 주형들과 중합효소를 이용하는 예시적 도면이다. 범용 앵커들 (본 경우에 2 종류의 상이한 앵커들이 존재)이 하나의 앵커에 특이적 영역 및 탐침 서열을 가지는 링커들과 사용된다. 중합효소들은 링커를 따라 앵커들을 신장시키고, 하나 또는 다수의 영역들에서 입자들/기질들을 기능화시킨다.
도 5는 유세포분석기로 다중-색을 스캔 (scanning)하는 예시적 도면이다.
도 6은 유체 유동 (flow-through) 기구로 단일-색 스캔하는 예시적 도면이다.
도 7은 4 개의 구분된 수준들의 Cy3 (채널 2에 표시) 및 Cy5 (채널 4)로 기능화된 단일 코드화 영역을 가지는 다중 기능성 입자들에 대한 예시적 형광 산란 도표이다.
도 8은 예시적 코드화 겔 입자 분석 시스템을 도시한다. (a) 플랫폼 작업 흐름은 (i) 입자들과 표적의 혼성화, (ii) 입자들과 범용 표지화 어댑터, 연결효소, 및 형광 보고자와의 배양, 및 (iii) 코드 식별 및 결합 표적 함량을 결정하기 위한 입자들 스캐닝을 포함한다. 전형적인 입자는 불활성 두 부분들에 의해 떨어져 있는형광 바코드 영역 및 탐침-담지 영역을 포함한다. 가장 중앙의 구멍은 고정치를 가져 입자 배향 (orientation)을 표시한다. (b) 3-s 스캔 구역 (scan segment)에서 75 유동-정렬된 입자들의 실제 PMT 형광 표시들 (signatures). (c) (b)에서 개별 입자들에 대한 확대 표시들. 분석 절차 재현성을 보이기 위하여 다른 날들에 중첩 스캔들을 얻었다. 영상 아래 기준자는 50 um이다.
도 9는 예시적 고효율 유동 정렬 기구 및 코드 설계를 보인다. (a) 깔유리에 부착되고, 유입구들 및 유출구가 부착된 PDMS 초점 챔버 사진. 좌측 저장소 유입구는 시스(sheath) 유체를 운반하고, 중앙 피펫 팁은 입자를 가지는 유체를 운반한다. 우측 저장소 유출구는 스캔된 입자들의 회수 지점으로 기능한다. 스캐닝 작동을 위하여 챔버는 표준 도립 형광 현미경에 장착된다. (b) 스캐너 성능 최적화를 위하여 사용된 입자들 사진. 간단한 플러그 (plug) 입자들을 스캔하여 신호-대-잡음 비율 (SNR) 및 검출 회로 주파수 응답을 최대로 하였다. 다양한 면적의 구멍들을 가지는 입자들을 사용하여 코드 수준들을 구별하기 위하여 필요한 최소 크기 차이를 결정하였다. 기준자들은 50 um이다. (c) 최종 입자 설계에서, 코드 구멍들은 8 um 떨어져 있고, 구멍들 길이는 수준 1, 2, 및 3에서 각각 15, 27.5, 및 40 um이다. 모든 구멍들 폭은 12 um이다.
도 10은 범용 어댑터와 연결효소반응을 통한 후-혼성화 miRNA 표지화를 보이는 예시적 도면이다. (a) 코드화 수화겔 입자들 탐침 영역에 걸쳐 5' 말단이 정렬된 DNA 탐침들은, 포획된 표적의 3' 말단이 포획된 어댑터 올리고뉴클레오티드의 5' 말단에 인접하도록 범용 어댑터 서열에 인접한 miRNA_특이적 서열을 가진다. 우발적 연결 효소반응을 완화시키도록 본 탐침에는 역위 dT으로 모자를 씌우고, 효율적인 보고를 위하여 어댑터는 비오틴 결합 3' 말단이 수화겔로부터 멀어지도록 폴리(a) 간격자를 가진다. (b) 입자들이 총 RNA와 혼성화된 후, T4 DNA 스트렙타비딘-피코에리트린 (SA-PE)이 형광 보고자 (reporter)로 사용된다. (c) 본 분석은 신호-대-잡음 = 3에서 약 아토몰 (atomole)의 검출 한계 (detection limits)를 보인다. (d) let-7a, b, c, 및 d에 대한 탐침들을 가지는 입자들과 합성 let-7a RNA이 500 amol 첨가될 때 단일-뉴클레오티드 특이성이 보인다.
도 11은 시간 경과에 따른 상대적인 연결효소 반응 효율성을 보이는 예시적 결과이다. 에러 바들은 5 개의 입자들 측정 수치들의 표준편차를 나타낸다.
도 12는 비오틴 결합 어댑터들이 스트렙타비딘-피코에리트린 보고자와 함께 사용될 때 형광 신호에 대한 범용 어댑터 폴리(A) 꼬리 길이의 영향을 보이는 예시적 결과이다. 신호들은 꼬리 길이 12 bp에 대하여 측정된 것에 대한 상대 값들이다.
도 13은 포획 표적들 말단에 연결효소로 연결되는 형광체-결합 어댑터들로 인한 예시적 직접 표지화를 보인다. 비 연결 (Non-ligated) 어댑터들은 세척하여 제거되고 입자들이 영상화된다 (또는 유체 유동 기구에서 스캐닝). 입자들 탐침-영역에 있는 형광은 존재하는 표적 함량을 나타낸다.
도 14는 상이한 형광색들을 가지는 다수의 어댑터들을 이용한 예시적 다중화 검출을 도시한다. 주어진 입자 탐침 영역은 공통 또는 다른 어댑터 서열들을 가지는 여러 고유 탐침들을 가질 수 있다. 고유 방출 분광 (형광 또는 기타)의 형광체들을 가지는 어댑터들이 연결효소 반응에 의해 연결되어 주어진 탐침 영역 내에서 다수의 표적들 포획을 나타낸다. 각각의 형광체로부터의 형광 강도가 독립적으로 정량되어 존재하는 각각의 표적 함량을 결정할 수 있다.
도 15는 12-중 분석에 있어서의 예시적 시스템 효율을 도시한 것이다. (a) 첨가된 (spiked) 표적 함량에 대하여 도식된 배경-제거 신호로 나타낸 입자 분량들에 대한 보정곡선들. miR-210, -221, -222 및 let-7a이 표시 함량으로 동일한 배양 혼합물 (incubation mixes)에 첨가되었다. 효율 검증을 위하여 나머지 7개의 자연-발생 표적들 ('+' 기호들)은 27- 및 243-amol로 첨가되었다. 모든 실험에서, 200 ng의 E. coli 총 RNA역시 복잡계에 첨가되었다. 5 amol 이상의 표적 수준을 고려할 때 표적 수준의 평균 COV는 6.35% 이다. 각 점들은, 평균적으로, 단일 운전 (single run)된 19개의 입자들을 나타낸다. (b) 의도된 표적과 밀접하게 관련된 서열들 존재에 대한 let-7a 탐침 특이성 (표적 세트는 삽입 박스 참조). 최고 교차-반응성은 27% 정도이다. (c) 4종의 인간 조직에 대한 종양 프로필 결과. 에러 바들은 동일한 단일-환자 분취 시료에 대하여 3회 측정된 표준편차를 나타낸다. 달리 언급이 없는 한 분석에 사용된 총 RNA 함량은 250 ng이다.
도 16은 순수 (neat) 시료들에 대한 검출 계산 한계 및 보정곡선들을 보이는 예시적 결과이다. (a) 검출 한계 (LOD) 결정을 위한 SNR 외삽. 4개의 보정 표적들 (범례 참고)의 LOD는 SNR이 3일 때 표적 함량을 찾아 계산되었다. 평균 피어슨 계수 0.9965 (miR-222 제외)인 회귀선들이 LOD 외삽을 위하여 사용되었다. (b) E. coli 총 RNA가 첨가되지 않고 배양된 입자 분량들에 대한 보정곡선들. E. coli RNA 존재 여부를 제외하고 도 3a을 구성하기 위하여 사용된 것들과 조건들은 동일하다. (c) 순수 및 E. coli 보정 측정에 의한 배경-제거된 신호들 비교. 식별선 (identity line) (적색) 주위의 점 집단은 더욱 복잡한 시료들에서 결합 속도가 현저하게 감소됨이 없이 높은 특이적 검출을 의미한다. 모든 도식에 있어서, 모든 표적 수준들 (miSpike 제외)은 100-amol miSpike 프로필의 배경-제거된 신호를 적용하여 비교 목적으로 조정되었다.
도 17은 예시적 조절 이상 (dysregulation) 구분을 도시한 것이다. 조직 프로필에서 조절 이상 표적들을 구분하기 위하여 SNR이 적용되었다. log-변환 발현 비율의 평균 및 표준편차가 3회 분석된 각각의 조직의 각각의 표적에 대하여 계산되었다. 조절 이상에 대한 역치로서SNR 3이 선택되었다. 모든 조절 이상20 경우들이 문헌에 기재된 것과 일치하였다.
도 18은 분석된 입자들 개수의 함수로써 표준 수준의 변이계수 (COV)를 보이는 예시적 결과이다. E. coli 보정 스캔에서 let-7a에 대한 표적 수준의 COV는 상기 제시된 5 개의 첨가 함량들에 대하여 10-15 입자 창에서 거의 일정한 값으로 안정화된 것으로 보였다.
도 19는 다중 기능성 입자들에 대한 스캔이 구현되는 개념적 예시 도면이다. 표준 세포분석은 선택된 검출기의 신호가 역치를 넘는 경우들을"현상들"로 기록하며, 단일 비드들을 단일 현상들로 기록하고, 각각의 채널에 대한 데이터를 저장한다. 다중 기능성 입자들은 촉발 물질들 (예를들면 산란 유발)로 제공된 기능성 영역들을 가지고 단일 입자들은 다수 현상들로 기록된다. 이러한 현상들의 형상 및 시간-순서를 분석하고, 적합하게 입자들을 설계하여, 동일 입자에 속하는 이러한 일련의 현상들을 재구성할 수 있다.
도 20은 형광 보정 비드들과 다중 기능성 입자들을 스캔한 예시적 비교 도면이다. 입자 설계도 (상부), 각각의 1ms 타임 스탬프 (중간)에서의 기록된 현상들, 및 보정 비드들 및 두 개의 형광 영역들을 가지는 다중-기능성 입자들에 대하여 최소한 하나의 현상이 기록된 타임 스탬프에 대한 타임 스탬프 당 현상들의 분포 (하부)가 도시된다.
도 21은 스캔 정렬 및 일관성을 평가하기 위한 테스트 입자들 기본 세트의 설계 및 사용을 예시적으로 보인다.
도 22는 스캔 정렬 및 일관성을 평가하기 위한 테스트 입자들 기본 세트의 예시적 결과이다.
도 23은 "바코드"를 나타내는 단일의 광폭 형광 영역 및 협폭 탐침 영역을 가지는 입자들을 이용하여 핵산 검출한 예시적 결과이다.
도 24는 입자 길이를 따라 평균 스캔한 예시적 결과이다 (폭 절반에 걸쳐 평균화). 최하부 신호, 하부에서 두 번째 신호, 상부에서 두 번째 신호, 및 최상부 신호는 각각 12.5%, 25%, 50%, 및 100%의 형광 연결효소반응 (ligation) 혼합액에 해당한다.
도 25는 a) 각각의 혼합물에 대한 입자 설계 및 영상; 및 b) 각각의 혼합물에 대한 5 개의 입자들에 대한 평균 스캔의 예시이다. (1 um ~ 3.3px, 범례에서 수치는 F1 및 F2를 나타낸다)
도 26은 측정된 형광 대 각각의 연결효소반응 혼합액의 어댑터 함량의 예시적 결과이다.
도 27은 범용 코드화를 위한 예시적인 일반적 입자 설계를 도시한 것이다.
도 28은 형광 (Cy3)에 대한 비-형광 어댑터의 다양한 비율을 가지는 바코드 1 영역에서 획득된 예시적 형광 신호를 도시한 것이다.
도 29는 바코드화 겔 입자들에 연관된 현상들의 예시적 도식을 보인다. YEL 형광 (바코드화에 적용) 대 RED2 형광 (촉발화에 적용) 도식은 좌측에 및 YEL 형광 (바코드화에 적용) 대 GRN 형광 (배향화에 적용) 도식은 우측에 도시된다.
도 30은 코드화 입자들의 바코드 1 및 바코드 2 영역들 모두에 5개의 고유 수준들의 YEL 형광을 사용한 25-중 코드화에 대한 예시를 보인다. 이들 데이터는 Guava 소프트웨어에서 FCS 파일로 저장된 미처리 현상들에서 재구성된 것이다.
도 31은 microRNA 표적들에 대한 Firefly BioWorks' 주문형 어세이 (assay)를 이용한 아토몰 감도 (좌측), >3 log 동적 범위 (좌측), 및 단일-뉴클레오티드 특이성 (우측)을 보이는 예시이다. 250ng의 E. coli 총 RNA에 첨가된11개의 microRNA 표적들 희석액을 검출하고 운전 간 (inter-run) COV (삽도)로 평균 검출기 신호 대 첨가량을 보고하도록 Firefly의 3-시간 어세이 (총 RNA 결과)를 사용하였다. 각각 하나 또는 둘의 뉴클레오티드만이 달라지는let-7a, 7b, 7c, 및 7d에 대한 탐침들을 담지한 입자들에 let-7a RNA 표적 시료를 첨가하여 특이성을 평가하였다 (우측).
도 32는 패널-기반 병원체 검출을 위한 예시적 다중화 등온 증폭 및 포획 분석을 도시한 것이다. 역전사 헬리카제-의존성 증폭 (RT-HDA)을 적용하여 생성된 형광 증폭산물은 단일 단계에서 코드화 수화겔 입자들에 포획된다. 주어진 종들에 대한 3개의 표시들 및 헬리카제 관통을 배제시키도록 형성된 다공성을 가지는 탐침 영역들이 있는 각각의 입자는, 세척하지 않고 미세기구에서 즉시 스캐닝 될 수 있다. 코드화 겔 입자들에 대한 높은 감도 및 두-수준의 특이성 (증폭 및 혼성화)으로 위-양성 및 음성 판단을 완화시킬 수 있다.
도 33은 ~11 주형 사본들의 증폭 특이성 및 민감 검출을 보이기 위하여 표준 PCR 및 등온 증폭을 이용한 개념-검증 단일-용기 (one-pot) 분석의 예시를 보인다. 두 개의 개별 프라이머 세트에 의해 생성된 증폭산물에 대하여 설계된 탐침들로 단일-용기 반응을 이용하여 람다-파지 DNA의 두 개의 표적화 영역들의 증폭 특이성을 평가하였다. ~11 사본들만으로 증폭산물을 검출할 수 있었지만 (우측)특이성 테스트를 위하여 주형 람다-파지를 (+) 시료들에 ~11,000 사본들을 첨가하였다. 인간 유전체 DNA에 대한 특이성을 위하여, 인간 유전체 DNA~11,000 사본들을 람다-파지 부재에서 반응에 첨가하였다.
도 34는 다중 검출 분석을 위한 예시적 증폭 프라이머 (좌측) 및 증폭산물 탐침 (우측) 설계를 도시한다. 정방향 프라이머들은 단일 Cy3 형광체를 가진다. 탐침들은 프라이머들보다 높은 Tm을 가지고 3' 인산화로 우연한 3'-신장을 회피하도록 설계된다.
도 35는 종-특이적 증폭산물 정량화를 위한 바코드화 겔 입자들에 대한 예시적 설계를 보인다.
The drawings are illustrative rather than restrictive.
1 is an exemplary diagram for general purpose coding and functionalization. (a) Hydrogel particles are prepared such that several universal coding regions each having a stem-loop structure and a unique 4bp sequence adjacent to the stem-loop, and a universal anchor in the probe region. In the ligase reaction, coding adapters are added in varying proportions to achieve the desired fluorescence level in each region, and probes are added along with the linker sequence to impart functionalization to the particle probe region. (b) Example of two batches of particles with unique cords and probes made using a universal particle set and various connection adapters.
FIG. 2 is an exemplary diagram of general purpose coding using multiple phosphors to encode particles or substrates into one or more colors (or otherwise functional species). Multiple adapter variants, each with inherent emission spectroscopy, can be applied. Each color level can be modulated by adjusting the respective adapter variant ratios to exhibit a unique signature of the plurality of fluorescent colors in the encoded regions of the particles.
3 is an exemplary diagram of probe-region functionalization by 3-species ligation, 2-species ligation, and chemical modification.
4 is an exemplary diagram utilizing probe-specific templates and polymerases to impart functionality to particles or substrates. Universal anchors (in this case there are two different anchors) are used with linkers having specific regions and probe sequences in one anchor. The polymerases stretch the anchors along the linker and functionalize the particles / substrates in one or multiple regions.
5 is an exemplary diagram of scanning multi-colors with a flow cytometer.
6 is an exemplary diagram of a single-color scan with a fluid flow-through instrument.
FIG. 7 is an exemplary fluorescence scattering plot for multiple functional particles having a single encoded region functionalized with four distinct levels of Cy3 (indicated in channel 2) and Cy5 (channel 4).
8 illustrates an example encoded gel particle analysis system. (a) the platform workflow includes (i) hybridization of particles and targets, (ii) incubation with particles and universal labeling adapters, ligase, and fluorescence reporters, and (iii) code identification and binding target content. Particles for scanning. Typical particles include a fluorescent barcode region and a probe-supported region separated by two inert portions. The central hole has a fixed value to indicate particle orientation. (b) Actual PMT fluorescence signatures of 75 flow-aligned particles in the 3-s scan segment. (c) Magnification markings for the individual particles in (b). Overlap scans were obtained on different days to show the analytical procedure reproducibility. The benchmark below the image is 50 um.
9 shows an exemplary high efficiency flow alignment mechanism and code design. (a) Photo of PDMS focal chamber attached to the pane, with inlets and outlets attached. The left reservoir inlet carries the sheath fluid and the central pipette tip carries the fluid with the particles. The right reservoir outlet serves as a recovery point for the scanned particles. The chamber is mounted on a standard inverted fluorescence microscope for scanning operation. (b) Photographs of particles used to optimize scanner performance. Simple plug particles were scanned to maximize signal-to-noise ratio (SNR) and detection circuit frequency response. Particles with holes of various areas were used to determine the minimum size difference needed to distinguish the code levels. Criteria are 50 um. (c) In the final particle design, the cord holes are 8 um apart and the lengths of the holes are 15, 27.5, and 40 um at levels 1, 2, and 3, respectively. All holes are 12 um wide.
10 is an exemplary diagram showing post-hybridized miRNA labeling via universal adapter and ligase reaction. (a) Coded Hydrogel Particles DNA probes aligned 5 'across the probe region are miRNA-specific adjacent to the universal adapter sequence such that the 3' end of the captured target is adjacent to the 5 'end of the captured adapter oligonucleotide. Has a sequence. The probe is capped with inverted dT to mitigate accidental linking enzyme reactions, and for efficient reporting the adapter has a poly (a) spacer so that the biotin binding 3 'end is away from the hydrogel. (b) After the particles hybridize with total RNA, T4 DNA streptavidin-phycoerythrin (SA-PE) is used as a fluorescence reporter. (c) This assay shows detection limits of about atomole at signal-to-noise = 3. (d) Single-nucleotide specificity is seen when 500 amol of synthetic let-7a RNA and particles with probes for let-7a, b, c, and d are added.
11 is an exemplary result showing relative ligase reaction efficiency over time. Error bars represent standard deviation of the five particle measurements.
FIG. 12 is an exemplary result showing the effect of universal adapter poly (A) tail length on fluorescence signal when biotin binding adapters are used with streptavidin-phycoerythrin reporter. The signals are relative values to those measured for tail length 12 bp.
13 shows exemplary direct labeling due to phosphor-binding adapters linked with ligase at the ends of the capture targets. Non-ligated adapters are washed out and particles are imaged (or scanned in a fluid flow mechanism). The fluorescence in the particles probe-area indicates the target content present.
Fig. 14 Exemplary multiplexed detection using multiple adapters with different fluorescent colors is shown. A given particle probe region may have several unique probes with common or different adapter sequences. Adapters with intrinsic emission spectroscopy (fluorescent or otherwise) phosphors are linked by ligase reactions, indicating the capture of multiple targets within a given probe region. The fluorescence intensity from each phosphor can be independently quantified to determine each target content present.
15 shows exemplary system efficiencies for 12-fold analysis. (a) Calibration curves for particle volumes represented by the plotted background-removal signal for spiked target content. miR-210, -221, -222 and let-7a were added to the same incubation mixes at the indicated content. The remaining seven naturally-occurring targets ('+' symbols) were added at 27- and 243-amol for efficiency verification. In all experiments, 200 ng of E. coli total RNA was also added to the complexity system. Considering target levels above 5 amol, the average COV of the target levels is 6.35%. Each point represents, on average, 19 particles that were single run. (b) let-7a probe specificity for the presence of sequences closely related to the intended target (see insertion box for target set). The highest cross-reactivity is around 27%. (c) Tumor profile results for four human tissues. Error bars represent the standard deviation measured three times for the same single-patient aliquot sample. Unless otherwise stated, the total RNA content used in the assay is 250 ng.
16 is an exemplary result showing detection calculation limits and correction curves for neat samples. (a) SNR extrapolation for determining the limit of detection (LOD). The LOD of the four calibration targets (see legend) was calculated to find the target content when the SNR was three. Regression lines with an average Pearson coefficient of 0.9965 (except miR-222) were used for LOD extrapolation. (b) Calibration curves for particle volumes cultured without E. coli total RNA added. Except for the presence of E. coli RNA, the conditions and those used to construct FIG. 3A are identical. (c) Comparison of background-removed signals by pure and E. coli calibration measurements. The point population around the identity line (red) means high specific detection without significantly reducing the binding rate in more complex samples. In all schemes, all target levels (except miSpike) were adjusted for comparison purposes by applying the background-rejected signal of the 100-amol miSpike profile.
17 illustrates exemplary dysregulation divisions. SNR was applied to distinguish regulatory abnormal targets from tissue profiles. The mean and standard deviation of the log-transformed expression rates were calculated for each target of each tissue analyzed three times. SNR 3 was selected as the threshold for anomaly regulation. All control over 20 cases were consistent with those described in the literature.
18 is an exemplary result showing a standard level of coefficient of variation (COV) as a function of the number of particles analyzed. The target level of COV for let-7a in the E. coli calibration scan appeared to stabilize to a nearly constant value in the 10-15 particle window for the five addition contents presented above.
19 is a conceptual illustrative diagram in which a scan for multi-functional particles is implemented. Standard cytometry records "phenomena" when the signal of the selected detector crosses a threshold, records single beads as single phenomena, and stores data for each channel. Multiple functional particles have functional regions provided with triggering materials (eg scattering induction) and single particles are recorded in multiple phenomena. By analyzing the shape and time-order of these phenomena and designing the particles appropriately, one can reconstruct this series of phenomena belonging to the same particle.
20 is an exemplary comparative diagram scanning fluorescence correction beads and multi functional particles. At least one phenomenon is recorded for the particle design (top), the recorded phenomena at each 1 ms time stamp (middle), and for the multi-functional particles having correction beads and two fluorescent regions. The distribution (bottom) of phenomena per time stamp is shown.
21 illustratively shows the design and use of a base set of test particles to assess scan alignment and consistency.
22 is an exemplary result of a basic set of test particles for assessing scan alignment and consistency.
FIG. 23 is an exemplary result of nucleic acid detection using particles having a single wide fluorescence region and narrow probe region representing “barcode”.
24 is an exemplary result of average scan along particle length (averaged over half width). The bottom signal, the second signal from the bottom, the second signal from the top, and the top signal correspond to 12.5%, 25%, 50%, and 100% of the fluorescent ligation mixture, respectively.
25 shows a) particle design and image for each mixture; And b) an average scan for five particles for each mixture. (1 um to 3.3px, numbers in the legend represent F1 and F2)
Figure 26 is an exemplary result of the measured fluorescence versus adapter content of each ligation reaction mixture.
27 illustrates an exemplary generic particle design for general purpose coding.
FIG. 28 shows exemplary fluorescent signals obtained in the barcode 1 region with various ratios of non-fluorescent adapters to fluorescence (Cy3).
29 shows an exemplary schematic of phenomena associated with barcoded gel particles. The YEL fluorescence (applied to barcodes) vs. RED2 fluorescence (applied to triggers) schemes are shown on the left and the YEL fluorescence (applied to barcodes) vs. GRN fluorescence (applied to orientation) schemes are shown on the right.
FIG. 30 shows an example for 25-time encoding using five intrinsic levels of YEL fluorescence in both barcode 1 and barcode 2 regions of encoded particles. These data were reconstructed from raw phenomena saved as FCS files in Guava software.
FIG. 31 is an example showing Atomol sensitivity (left),> 3 log dynamic range (left), and single-nucleotide specificity (right) using Firefly BioWorks' on-demand assay for microRNA targets. Firefly's 3-hour assay (total RNA results) to detect dilutions of 11 microRNA targets added to 250 ng of E. coli total RNA and report mean detector signal-to-addition in inter-run COV (inset) ) Was used. Specificity was assessed by adding a let-7a RNA target sample to the particles carrying probes for let-7a, 7b, 7c, and 7d where only one or two nucleotides each differed (right).
32 depicts an exemplary multiplexed isothermal amplification and capture assay for panel-based pathogen detection. Fluorescence amplification products generated by applying reverse transcription helicase-dependent amplification (RT-HDA) are captured to the encoded hydrogel particles in a single step. Each particle with three markings for a given species and probe regions with porosity formed to exclude helicase penetration can be immediately scanned in the microstructure without washing. High sensitivity and two-level specificity (amplification and hybridization) to the encoded gel particles can mitigate false-positive and negative judgments.
FIG. 33 shows an example of a concept-validated one-pot assay using standard PCR and isothermal amplification to show amplification specificity and sensitive detection of ˜11 template copies. Amplification specificity of the two targeting regions of lambda-phage DNA was assessed using single-vessel reactions with probes designed for amplification products generated by two separate primer sets. Amplification products could be detected with only ~ 11 copies, but -11,000 copies were added to the template lambda-phage (+) samples for (right) specificity testing. For specificity for human genomic DNA, human genome DNA-11,000 copies were added to the reaction in the absence of lambda-phage.
34 depicts an exemplary amplification primer (left) and amplification probe (right) design for multiple detection assays. Forward primers have a single Cy3 phosphor. The probes are designed to avoid 3'-extension that is accidental with 3 'phosphorylation with a higher T m than the primers.
35 shows an exemplary design for barcoded gel particles for species-specific amplification product quantification.

본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여, 먼저 소정의 용어들이 하기에 정의된다. 다음 용어들 및 기타 용어들의 추가적인 정의들은 명세서 전반에 걸쳐 제시된다.In order to more easily understand the present invention, certain terms are first defined below. Additional definitions of the following terms and other terms are set forth throughout the specification.

본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여, 먼저 소정의 용어들이 하기에 정의된다. 다음 용어들 및 기타 용어들의 추가적인 정의들은 명세서 전반에 걸쳐 제시된다.In order to more easily understand the present invention, certain terms are first defined below. Additional definitions of the following terms and other terms are set forth throughout the specification.

"인접한" : 본원에서 사용되는 용어 "인접한"이란 "옆에," "근접한," "서로 접한", "접경한" 또는 공통의 경계를 가진다는 의미이다. "Adjacent" : As used herein, the term "adjacent" means "adjacent,""adjacent,""facing each other", "facing" or having a common boundary.

"검체" : 본원에서 사용되는 용어 "검체"는 포괄적으로 분석, 검출, 측정, 또는 정량화 대상의 임의의 물질을 의미한다. 검체 예시로는, 제한적이지 않지만, 단백질들, 펩티드들, 호르몬들, 합텐들, 항원들, 항체들, 수용체들, 효소들, 핵산들, 다당류들, 화학물질들, 중합체들, 병원체들, 독소들, 유기약물들, 무기약물들, 세포들, 조직들, 미생물들, 바이러스들, 세균, 곰팡이, 조류, 기생충들, 알레르겐들, 오염원들, 및 이들의 조합을 포함한다. "Sample" : As used herein, the term "sample" means any substance that is to be analyzed, detected, measured, or quantified inclusively. Sample examples include, but are not limited to, proteins, peptides, hormones, haptens, antigens, antibodies, receptors, enzymes, nucleic acids, polysaccharides, chemicals, polymers, pathogens, toxins Fields, organic drugs, inorganic drugs, cells, tissues, microorganisms, viruses, bacteria, fungi, algae, parasites, allergens, contaminants, and combinations thereof.

"연결된 ": 본원에서 사용되는 용어들 "연결된", "복합된", "결합된", "부착된", "착화된", 및 "이어진", 및 문법적 균등어들은, 전형적으로 둘 이상의 잔기들 (moieties)이 서로 직간접적으로 (예를들면, 결합제로 기능하는 하나 이상의 추가적인 잔기를 통하여) 연결되어, 충분히 안정된 구조체를 형성하는 것을 의미하고, 잔기들은 본 구조체가 사용되는 조건들, 예를들면, 생리적 조건들에서 사용될 때 연결 상태를 유지한다. 일부 실시예들에서, 잔기들은 하나 이상의 공유결합으로 서로 연결된다. 일부 실시예들에서, 잔기들은 특이적 (그러나 비-공유) 결합 (예를들면 스트렙타비딘/아비딘 상호작용, 항체/항원 상호작용, 기타 등)이 관여되는 기작에 의해 서로 결합된다. 달리 또는 추가로, 충분한 수의 더 약한 상호작용 (비-공유)으로 잔기가 연결된 상태로 유지될 수 있는 충분한 안정성이 제공된다. 예시적 비-공유 상호작용은 제한적이지 않지만 친화성 상호작용, 금속 배위, 물리적 흡착, 주-객 상호작용, 소수성 상호작용, pi 적층 상호작용, 수소결합 상호작용, 반 데르 빌스 상호작용, 자기적 상호작용, 정전기적 상호작용, 쌍극자-쌍극자 상호작용, 기타 등을 포함한다. "Linked ": As used herein, the terms "linked", "complexed", "coupled", "attached", "complexed", and "continuous", and grammatical equivalents, are typically two or more residues. Moieties are linked directly or indirectly to each other (eg, through one or more additional moieties that function as binders) to form a sufficiently stable structure, the moieties being the conditions under which the structure is used, e.g. For example , they remain connected when used in physiological conditions. In some embodiments, the residues are linked to each other by one or more covalent bonds. In some embodiments, the residues are linked to each other by a mechanism involving specific (but non-covalent) binding ( eg, streptavidin / avidin interaction, antibody / antigen interaction, etc. ). Alternatively or in addition, a sufficient number of weaker interactions (non-covalent) provide sufficient stability to keep the residues linked. Exemplary non-covalent interactions include, but are not limited to, affinity interactions, metal coordination, physical adsorption, host-customer interactions, hydrophobic interactions, pi lamination interactions, hydrogen bond interactions, van der Wils interactions, magnetic Interactions, electrostatic interactions, dipole-dipole interactions, and the like .

"생체분자들 ": 본원에 사용되는 용어 "생체분자들"은 분자들 (예를들면, 단백질들, 아미노산들, 펩티드들, 폴리뉴클레오티드들, 뉴클레오티드들, 탄수화물들, 당들, 지질들, 핵단백질들, 당단백질들, 지방단백질들, 스테로이드들, 기타 등)을 의미하며 세포들 및 조직들에서 통상 발견되고 천연-발생적 또는 인공 합성될 수 있다 (예를들면, 합성 또는 재조합 방법으로). 생체분자들의 특정 군들은 제한적이지 않지만 효소들, 수용체들, 신경전달물질들, 호르몬들, 시토킨들, 세포반응조절물질들 예를들면 성장인자 및 주화성 인자, 항체들, 백신들, 합텐들, 독소들, 인터페론들, 리보자임들, 안티-센스 제제, 플라스미드들, DNA, 및RNA를 포함한다. “Biomolecules : As used herein, the term “biomolecules” refers to molecules ( eg , proteins, amino acids, peptides, polynucleotides, nucleotides, carbohydrates, sugars, lipids, nucleoproteins). , Glycoproteins, lipoproteins, steroids, etc.) and may be commonly found in cells and tissues and may be naturally-occurring or artificially synthesized ( eg , by synthetic or recombinant methods). Certain groups of biomolecules include, but are not limited to, enzymes, receptors, neurotransmitters, hormones, cytokines, cellular response regulators such as growth factors and chemotactic factors, antibodies, vaccines, haptens , Toxins, interferons, ribozymes, anti-sense agents, plasmids, DNA, and RNA.

" 생체적합성 ": 본원에서 사용되는 용어 "생체적합성"은, 생체내에서 실질적으로 유해한 반응을 유발하지 않는 물질을 의미한다. 일부 실시예들에서, 시험관내 또는 생체내 세포들에 첨가될 때 약 50%, 약 45%, 약 40%, 약 35%, 약 30%, 약 25%, 약 20%, 약 15%, 약 10%, 약 5%, 또는 약 5% 또는 이하의 세포사멸 물질을"생체적합성" 인 것으로 고려한다." Biocompatibility ": As used herein, the term "biocompatibility" means a substance that does not cause a substantially harmful reaction in vivo. In some embodiments, about 50%, about 45%, about 40%, about 35%, about 30%, about 25%, about 20%, about 15%, about when added to cells in vitro or in vivo 10%, about 5%, or about 5% or less apoptosis material is considered to be "biocompatible".

" 생분해성 ": 본원에서 사용되는 용어 "생분해성"은, 생리적 조건들에서 분해되는 물질을 의미한다. 일부 실시예들에서, 생분해성 물질은 세포 기전에 의해 분해되는 물질이다. 일부 실시예들에서, 생분해성 물질은 화학처리에 의해 분해되는 물질이다. " Biodegradable " : As used herein, the term "biodegradable" means a substance that degrades under physiological conditions. In some embodiments, the biodegradable material is a material that is degraded by cellular mechanisms. In some embodiments, the biodegradable material is a material that is degraded by chemical treatment.

"상보적": 본원에서 사용되는 용어 "상보적," "상보적인" 및 "상보성"은, 와슨/클릭 쌍형성 규칙에 따른 뉴클레오티드 서열들의 짝지음을 의미한다. 예를들면, 서열 5'-GCGGTCCCA-3' 는 상보적 서열 5'-TGGGACCGC-3'를 가진다. 또한 상보적 서열은 DNA 서열에 상보적인 RNA 서열일 수 있다. 천연 핵산에서 일반적으로 발견되지 않는 소정의 염기들이 제한적이지 않지만 인도신, 7-디아자구아닌, 잠금 핵산들 (LNA), 및 펩티드 핵산들 (PNA)을 포함한 상보적 핵산들에 포함될 수 있다. 상보성은 완전할 필요는 없다; 안정한 이중가닥은 불일치된 염기 쌍들을 가질 수 있다, 퇴행성, 또는 미일치 (unmatched) 염기들을 가질 수 있다. 핵산 기술 분야의 숙련가들은 예를들면, 올리고뉴클레오티드 길이, 올리고뉴클레오티드 염기 조성 및 서열, 이온 강도 및 불일치 염기 쌍들 빈도를 포함한 여러 변수들을 고려하여 실험적으로 이중가닥 안정성을 결정할 수 있다. "Complementary": As used herein, the terms "complementary", "complementary" and "complementary" mean pairing of nucleotide sequences according to the Watson / Click pairing rule. For example, sequence 5'-GCGGTCCCA-3 'has complementary sequence 5'-TGGGACCGC-3'. The complementary sequence can also be an RNA sequence complementary to the DNA sequence. Certain bases not commonly found in natural nucleic acids can be included in complementary nucleic acids including, but not limited to, indosin, 7-diazaguanine, locked nucleic acids (LNA), and peptide nucleic acids (PNA). Complementarity need not be complete; Stable double strands may have mismatched base pairs, may have degenerative, or unmatched bases. Those skilled in the nucleic acid art can determine double strand stability experimentally by considering several variables including, for example, oligonucleotide length, oligonucleotide base composition and sequence, ionic strength and mismatched base pair frequencies.

"동시다발적" "비-동시다발적" : 본원에서 사용되는 용어들 "동시다발적," "동시 다발적으로" 또는 문법적 균등어들은, 검출 가능하거나 식별 가능한 순차적 순서없이 동시에 다수 현상들이 발생하거나 일어나는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어들 "비-동시다발적," "비-동시 다발적으로," 또는 문법적 균등어들은, 검출 가능하거나 식별 가능한 순차적 순서로 다수 현상들이 발생하거나 일어나는 것을 의미한다. "Concurrent" and "non-simultaneous" : As used herein, the terms "simultaneous,""simultaneously" or grammatical equivalents are used to describe multiple phenomena simultaneously without detectable or discernible sequential order. It means to happen or to happen. As used herein, the terms “non-simultaneous,” “non-simultaneous,” or grammatical equivalents mean that multiple phenomena occur or occur in a sequential order that is detectable or identifiable.

"조질( Crude )" : 본원에서 사용되는 용어 "조질"은 생물학적 시료와 관련하여 사용될 때, 실질적으로 미-정제 상태의 시료를 의미한다. 예를들면, 조질 시료는 세포 용해액 또는 생검 조직 시료일 수 있다. 조질 시료는 용액 또는 건조 시료일 수 있다. " Crude " : As used herein, the term "crude" when used in connection with a biological sample means a sample that is substantially in an unpurified state. For example, the crude sample may be a cell lysate or biopsy tissue sample. The crude sample can be a solution or a dry sample.

"코드화 영역," "코드 영역," 또는 "바코드 영역" : 본원에서 사용되는 용어들 "코드화 영역," "코드 영역," "바코드 영역", 또는 문법적 균등어들은, 대상체 또는 기질 (예를들면, 입자)을 식별하기 위하여 사용되는 대상체 또는 기질 (예를들면, 입자)에 있는 영역을 의미한다. 이들 용어들은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 전형적으로, 대상체의 코드화 영역은 대상체 식별과 연관된 도식적 (graphical) 및/또는 광학적 특징부를 가진다. 이러한 도식적 및/또는 광학적 특징부는 대상체의 표시 (signature) 특징부로도 언급된다. 일부 실시예들에서, 대상체의 코드화 영역은 (하나 또는 다수의 파장들의) 가변 형광 강도를 일으키는 공간적 패턴화 특징부 (예를들면, 다양한 형상 및/또는 치수의 띠들 (stripes), 또는 다양한 크기의 일련의 구멍들)를 가진다. 일부 실시예들에서, 대상체의 코드화 영역은 다양한 패턴들로 가변 형광 신호들 (예를들면, 다른 색들 및/또는 강도들)을 일으키는 다양한 공간적 패턴들로 다양한 유형 및/또는 함량의 형광체들 또는 기타 검출 가능 물질 (moieties)를 가진다. "Coded Region,""CodeRegion," or "Barcode Region" : The terms "coding region,""coderegion,""barcoderegion", or grammatical equivalents, as used herein, refer to an object or substrate (eg , Particle) means an area on the subject or substrate (eg, particle) used to identify. These terms may be used interchangeably. Typically, the encoded region of the subject has graphical and / or optical features associated with the subject identification. Such schematic and / or optical features are also referred to as signature features of the object. In some embodiments, an encoded region of an object is formed of spatial patterning features (eg, strips of various shapes and / or dimensions, or of varying size) that produce variable fluorescence intensities (of one or multiple wavelengths). A series of holes). In some embodiments, the encoded region of the object may be of various types and / or amounts of phosphors or other in various spatial patterns causing variable fluorescent signals (eg, different colors and / or intensities) in various patterns. Has detectable moieties.

"기능화: 본원에서 사용되는 용어 "기능화"란, 원래의 물질에서 발견되는 것과는 상이한 물리적, 화학적 또는 생물학적 특성들을 유발시켜 물질을 개질하는 임의의 과정을 의미한다. 전형적으로, 기능화는 물질에 관능기들을 도입하는 것이다. 본원에서 사용되는 관능기들은 분자들 내에 있고 이들 분자의 특징적 화학반응을 유발시키는 특정 원자들의 그룹들이다. 본원에서 사용되는 관능기들은 화학적 (예를들면, 에스테르, 카르복실레이트, 알킬) 및 생물학적 그룹들 (예를들면, 어댑터, 또는 링커 서열들) 모두를 포함한다. "Functionalization: As used herein, the term" functionalization "refers to any process of modifying a substance by inducing physical, chemical or biological properties that are different from those found in the original substance. The functional groups used herein are groups of specific atoms that are in the molecules and cause the characteristic chemical reactions of these molecules.The functional groups used herein are chemical (eg, esters, carboxylates, alkyls) and Biological groups (eg, adapter, or linker sequences).

" 혼성화 ": 본원에서 사용되는 용어 "혼성화" 또는 "혼성" 이란, 두 개의 상보적 핵산 가닥들이 적합한 엄격 조건들에서 서로 서냉 복원되는 과정을 의미한다. 혼성화에 적합한 올리고뉴클레오티드들 또는 탐침들은 길이가 전형적으로 10-100 뉴클레오티드들 (예를들면, 길이가 18- 50, 12-70, 10-30, 10-24, 18-36 뉴클레오티드들)이다. 핵산 혼성화 기술은 본 분야에서 잘 알려져 있다. 참고, 예를들면, Sambrook, et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Press, Plainview, N.Y. 본 분야의 기술자들은 원하는 수준의 상보성을 가진 서열들을 안정적으로 혼성화하고, 더 낮은 상보성의 서열은 그렇지 않도록 혼성화 조건들의 엄격성을 추정하고 조정하는 방법을 이해할 수 있다. 혼성화 조건들 및 인자들의 예로는, 참고, 예를들면, Sambrook, et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Press, Plainview, N.Y.; Ausubel, F. M. et al. 1994, Current Protocols in Molecular Biology. John Wiley & Sons, Secaucus, N.J " Hybridization ": As used herein, the term "hybridization" or "hybridization" refers to the process by which two complementary nucleic acid strands are slowly cooled to each other under suitable stringent conditions. Oligonucleotides or probes suitable for hybridization are typically 10-100 nucleotides in length (eg, 18-50, 12-70, 10-30, 10-24, 18-36 nucleotides in length). Nucleic acid hybridization techniques are well known in the art. See, for example, Sambrook, et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY. Those skilled in the art will stably hybridize sequences with the desired level of complementarity, A lower complementarity sequence can understand how to estimate and adjust the stringency of hybridization conditions so that it does not. Examples of hybridization conditions and factors include, for example, Sambrook, et al., 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Press, Plainview, NY; Ausubel, FM et al. 1994, Current Protocols in Molecular Biology. John Wiley & Sons, Secaucus, NJ

" 유체역학적 직경 ": 본원에서 사용되는 용어 "유체역학적 직경"이란 일반적으로 용액 중 수화 분자 (예를들면, 거대분자들, 콜로이드들, 또는 입자들)의 유효 직경을 의미하고, 이는 용액에서 동일 이동도를 가지는 구의 직경에 해당한다. 일부 실시예들에서, 유체역학적 직경은 용액 중 측정된 입자들 크기를 기술하기 위하여 사용된다. 소정의 실시예들에서, 유체역학적 직경은 may be determined by 동적 광산란 크기 측정법으로 결정된다. 예를들면, 하기 실시예에서와 같이Zetasizer Nano ZS 장비 (Malvern)가 입자들의 유체역학적 직경을 측정하기 위하여 사용된다." Hydrodynamic Diameter ": As used herein, the term "hydrodynamic diameter" generally refers to the effective diameter of a hydrating molecule (eg, macromolecules, colloids, or particles) in solution, which is the same in solution. Corresponds to the diameter of the sphere with mobility. In some embodiments, the hydrodynamic diameter is used to describe the particle size measured in solution. In certain embodiments, the hydrodynamic diameter is determined by may be determined by dynamic light scattering size measurement. For example, a Zetasizer Nano ZS instrument (Malvern) is used to measure the hydrodynamic diameters of the particles, as in the examples below.

"불활성 영역": 본원에서 사용되는 용어들 "불활성 영역," "불활성 간격자" 또는 문법적 균등어들은, 대상체 (예를들면, 입자)의 영역과 연관되어 사용될 때, 유체 유동 스캔 기구 예를들면 유세포분석기에 의해 예정 촉발 역치 이상에서 검출되지 않는 영역을 의미한다. 전형적으로, 불활성 영역 또는 간격자는 비-기능화 영역이다. 예를들면, 불활성 영역은 탐침들 또는 기타 검출 가능 물질이 담지되지 않은 영역이다. "Inert region": As used herein, the terms "inert region,""inertspacer," or grammatical equivalents, when used in connection with an area of an object (eg, particle), include a fluid flow scanning device such as By a flow cytometer it is meant a region that is not detected above a predetermined trigger threshold. Typically, the inactive region or spacer is a non-functionalized region. For example, the inert region is a region free of probes or other detectable material.

"조사( Interrogate )" : 본원에서 사용되는 용어들 "조사", "질의", "검사" 또는 문법적 균등어들은, 데이터 획득을 위한 특성화 또는 검사 과정을 의미한다. " Interrogate " : As used herein, the terms "investigation", "query", "inspection" or grammatical equivalents refer to a characterization or inspection process for data acquisition.

"표지화": 본원에서 사용되는 용어들 "표지화" 및 "검출 가능 조제 또는 물질로 표지화"란 상호 교환적으로 사용되어 예를들면 다른 개체 (예를들면, 핵산, 폴리펩티드, 기타 등)와 결합된 후 개체 (entity) (예를들면, 핵산 탐침, 항체, 기타 등)가 가시화될 수 있는 것을 의미한다. 검출 가능 조제 또는 물질은, 측정 가능하고 강도가 결합된 개체 함량과 관계되는 (예를들면 비례하는) 신호를 발생시키는 것에서 선택된다. 단백질들 및 펩티드들을 표지화 및/또는 검출하기 위한 광범위한 시스템들이 본 분야에 알려져 있다. 표지화 단백질들 및 펩티드들은 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적, 전기적, 광학적, 화학적 또는 기타 수단에 의해 검출 가능한 표지를 담지 또는 연결시켜 제조된다. 표지 또는 표지 물질은 직접 검출 가능하고 (, 검출 가능하도록 임의의 추가적 반응 또는 조작이 불요, 예를들면, 형광체는 직접 검출 가능) 또는 간접적으로 검출 가능 (, 반응 또는 다른 검출 가능 개체와의 결합을 통하여 검출 가능, 예를들면, 합텐은 형광체와 같은 보고자를 포함하는 적당한 항체와의 반응 이후 면역병리 염색에 의해 검출 가능). 적합한 검출 가능 조제들은 제한적이지 않지만 방사성뉴클레오티드들, 형광체들, 화학발광제들, 미세입자들, 효소들, 비색 표지들, 자기성 표지들, 합텐들, 분자 비콘들, 압타머 비콘들, 및 기타 등을 포함한다. "Cover": As used herein, the terms “labeling” and “labeling with a detectable agent or substance” are used interchangeably to form , for example , an entity after being combined with another entity ( eg , nucleic acid, polypeptide, etc. ). ) ( Eg , nucleic acid probes, antibodies, etc. ) can be visualized. The detectable preparation or substance is selected from generating a signal that is (eg proportional to) measurable and intensity related to the bound individual content. A wide range of systems are known in the art for labeling and / or detecting proteins and peptides. Labeled proteins and peptides are prepared by carrying or linking a label detectable by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical, electrical, optical, chemical or other means. The label or labeling substance is detectable directly ( ie , no further reaction or manipulation is required to be detectable, eg the phosphor is detectable directly) or indirectly detectable ( ie , with a reaction or other detectable entity). Detectable via binding, eg, hapten can be detected by immunopathologic staining after reaction with a suitable antibody comprising a reporter such as a phosphor). Suitable detectable preparations include, but are not limited to, radionucleotides, phosphors, chemiluminescent agents, microparticles, enzymes, colorimetric labels, magnetic labels, haptens, molecular beacons, aptamer beacons, and other And the like.

" 단분산성 ": 본원에서 사용되는 용어들 "단분산성" 또는 "동일 크기의" 란, 입자들과 관련할 때 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가지며, 중합체들과 연관될 때 실질적으로 동일한 중량을 가지는 대상체 집합을 의미한다. 반대로, 일관성 없는 크기, 형태 및 중량을 가지는 대상체 집합은 다분산성이라고 칭한다. 단분산성 입자들은 전형적으로 주형-기반 합성법을 이용하여 합성된다." Monodispersion ": As used herein, the terms " monodispersion " or " same size " mean substantially the same size and shape when referring to particles and have substantially the same weight when associated with polymers. Means a set of objects. In contrast, a set of subjects with inconsistent size, shape, and weight is called polydispersity. Monodisperse particles are typically synthesized using template-based synthesis.

" 대상체 " 또는 "기질" : 본원에서 사용되는 용어들 "대상체" 및 "기질"은 상호 교환적으로 사용되어 임의의 이산 물질을 언급한다. 대상체 또는 기질은 입자, 비드, 평판 (planar surface), 파지, 거대분자들, 세포, 미생물, 및 기타 등이다. " Subject " or "substrate" : As used herein, the terms "subject" and "substrate" are used interchangeably to refer to any discrete substance. The subject or substrate is particles, beads, planar surfaces, phages, macromolecules, cells, microorganisms, and the like.

" 입자 ": 본원에서 사용되는 용어 "입자"는, 이산 대상체를 의미한다. 이러한 대상체는 임의의 형태 또는 크기를 가질 수 있다. 입자들 조성은, 적용분야 및 합성방법에 따라 변할 수 있다. 적합한 재료는제한적이지 않지만 플라스틱, 세라믹, 유리, 폴리스틸렌, 메틸스틸렌, 아크릴 중합체, 금속, 상자성 재료, 토리아 졸, 흑연탄소, 이산화티탄, 라텍스 또는 교차 -결합된 덱스트란 예를들면 세라로오스, 셀룰로오스, 나일론, 교차-결합된 미셀 및 테프론을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입자들은 광학적 또는 자기적으로 검출 가능하다. 일부 실시예들에서, 입자들은 형광 또는 발광 물질, 또는 기타 검출 가능 물질을 가진다. 일부 실시예들에서, 1000 나노미터 (nm) 이하의 직경을 가지는 입자들은 또한 나노입자들로 언급된다. " Particle ": As used herein, the term "particle" refers to a discrete subject. Such subjects can have any shape or size. The composition of the particles can vary depending on the application and the method of synthesis. Suitable materials include, but are not limited to, plastics, ceramics, glass, polystyrene, methylstyrene, acrylic polymers, metals, paramagnetic materials, toria sol, graphite carbon, titanium dioxide, latex or cross-linked dextran eg ceraroose, cellulose , Nylon, cross-linked micelles and teflon. In some embodiments, the particles are optically or magnetically detectable. In some embodiments, the particles have a fluorescent or luminescent material, or other detectable material. In some embodiments, particles having a diameter of 1000 nanometers (nm) or less are also referred to as nanoparticles.

" 폴리뉴클레오티드 ", " 핵산 ", 또는 " 올리고뉴클레오티드 ": 용어들 "폴리뉴클레오티드", "핵산", 또는 "올리고뉴클레오티드"는 뉴클레오티드들의 중합체를 의미한다. 용어들 "폴리뉴클레오티드", "핵산", 및 "올리고뉴클레오티드"는 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 전형적으로, 폴리뉴클레오티드는 최소한 3개의 뉴클레오티드들을 가진다. DNA 및 RNA는 폴리뉴클레오티드들이다. 중합체는 천연 뉴클레오시드 (, 아데노신, 티미딘, 구아노신, 시티딘, 우리딘, 데옥시아데노신, 데옥시티미딘, 데옥시구아노신, 및 데옥시시티딘), 뉴클레오시드 유사체 (예를들면 , 2-아미노아데노신, 2-티오티미딘, 이노신, 피롤로-피리미딘, 3-메틸 아데노신, C5-프로피닐시티딘, C5-프로피닐우리딘, C5-브로모우리딘, C5-플루오로우리딘, C5-요오도우리딘, C5-메틸시티딘, 7-디아자아데노신, 7-디아자구아노신, 8-옥소아데노신, 8-옥소구아노신, O(6)-메틸구아닌, 및 2-티오시티딘), 화학적 변형 염기들, 생물학적 변형 염기들 (예를들면, 메틸화 염기들), 삽입 염기들, 변형 당들 (예를들면, 2'-플루오로리보오스, 리보오스, 2'-데옥시리보오스, 아라비노오스, 및 헥소오스), 또는 변형 인산기 (예를들면, 포스포로티오에이트 및 5'-N-포스포라미디트 연결)를 포함한다." Polynucleotide ", " nucleic acid ", or " oligonucleotide ": The terms "polynucleotide", "nucleic acid", or "oligonucleotide" means a polymer of nucleotides. The terms "polynucleotide", "nucleic acid", and "oligonucleotide" may be used interchangeably. Typically, a polynucleotide has at least three nucleotides. DNA and RNA are polynucleotides. The polymer may be a natural nucleoside ( ie , adenosine, thymidine, guanosine, cytidine, uridine, deoxyadenosine, deoxythymidine, deoxyguanosine, and deoxycytidine), nucleoside analogues ( eg For example , 2-aminoadenosine, 2-thiothymidine, inosine, pyrrolo-pyrimidine, 3-methyl adenosine, C5-propynylcytidine, C5-propynuriridine, C5-bromouridine, C5- Fluorouridine, C5-iodouridine, C5-methylcytidine, 7-diazadenosine, 7-diazaguanosine, 8-oxoadenosine, 8-oxoguanosine, O (6) -methylguanine, And 2-thiocytidine), chemically modified bases, biologically modified bases ( eg , methylated bases), insertion bases, modified sugars ( eg , 2'-fluororibose, ribose, 2'- deoxy-ribose, arabinose, and hexose), or modified phosphate groups (e. g., phosphorothioate and 5'-phospho-N- lamina Deet connection) the PO The.

"탐침" : 본원에서 사용되는 용어 "탐침"은 가변 길이 (예를들면, 3-1000 염기 길이)의 DNA 또는 RNA 단편을 의미하며, 탐침 서열과 상보적인 표적 뉴클레오티드 서열들 존재를 검출하기 위하여 사용된다. 전형적으로, 탐침은 탐침 및 표적 간의 상보성에 의한 염기 서열로 인하여 탐침-표적 염기쌍이 가능한 단일-가닥 핵산 (DNA 또는 RNA)와 혼성화된다. "Probe" : As used herein, the term "probe" refers to a DNA or RNA fragment of variable length (eg, 3-1000 bases in length) and is used to detect the presence of target nucleotide sequences that are complementary to the probe sequence. do. Typically, the probe hybridizes with single-stranded nucleic acids (DNA or RNA) capable of probe-target base pairs due to the base sequence by complementarity between the probe and the target.

"이차 구조" : 본원에서 사용되는 용어 "이차 구조"란, 핵산 구조와 연관되어 사용될 때, 단일 분자 내의 또는 상호 작용 분자들 집합 내의 염기쌍 상호작용에 의해 형성되는 임의의 구조를 의미한다. 예시적 이차 구조들은 스템-루프 또는 이중나선을 포함한다. "Secondary structure" : As used herein, the term "secondary structure", when used in connection with a nucleic acid structure, refers to any structure formed by base pair interactions within a single molecule or within a collection of interacting molecules. Exemplary secondary structures include stem-loops or double helices.

"신호": 본원에서 사용되는 용어 "신호"는 검출 가능 및/또는 측정 가능 실체를 의미한다. 소정의 실시예들에서, 신호는 시각으로 검출 가능한, 예를들면, 가시적이다. 예를들면, 신호는 가시스펙트럼에서 색의 강도 및/또는 파장이거나 관련될 수 있다. 이러한 신호의 비-제한적 예시들은 효소 반응과 같은 화학반응에 의한 유색 침전물 및 유색 용해성 생성물을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 신호는 장치를 이용하여 검출 가능하다. 일부 실시예들에서, 신호는, 여기될 때 형광을 방출하는 형광체에 기인하고, 이때 형광은 형광 검출기로 검출 가능하다. 일부 실시예들에서, 신호는 분광광도계로 검출 가능한 광 (예를들면, 가시광 및/또는 자외선)이거나 관련된다. 예를들면, 화학발광 반응으로 생성된 광은 신호로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호는, 예를들면, 방사성 동위원소, 적외선, 기타 등에서 방출되는 방사선이거나 관련된다. 소정의 실시예들에서, 신호는 물리적 개체의 특성의 직간접적 지시자이다. 예를들면, 신호는 생물학적 시료 및/또는 반응 용기 내의 핵산 함량 및/또는 농도의 지시자로 사용될 수 있다. "Signal": As used herein, the term "signal" means a detectable and / or measurable entity. In certain embodiments, the signal is visually detectable, eg visible. For example, the signal can be or related to the intensity and / or wavelength of the color in the visible spectrum. Non-limiting examples of such signals include colored precipitates and colored soluble products by chemical reactions such as enzymatic reactions. In certain embodiments, the signal can be detected using the device. In some embodiments, the signal is due to a phosphor that emits fluorescence when excited, wherein the fluorescence is detectable with a fluorescence detector. In some embodiments, the signal is or is associated with a spectrophotometer detectable light ( eg , visible light and / or ultraviolet light). For example, the light generated by the chemiluminescent reaction can be used as a signal. In some embodiments, the signal is, for example, is associated or radiation emitted by the radioisotope, infrared, and so on. In certain embodiments, the signal is a direct or indirect indicator of the characteristics of the physical entity. For example, the signal can be used as an indicator of nucleic acid content and / or concentration in biological samples and / or reaction vessels.

"특이적" : 본원에서 사용되는 용어 "특이적"이란, 올리고뉴클레오티드 프라이머와 연관되어 사용될 때, 적합한 혼성화 또는 세척 조건들에서, 관심 표적과 혼성화할 수 있고 무-관심 핵산들과는 실질적으로 혼성화하지 않는 올리고뉴클레오티드 또는 프라이머를 의미한다. 더 높은 수준의 서열 동일성이 바람직하며 최소한 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99%, 또는 100% 서열 동일성을 포함한다. 일부 실시예들에서, 특이적 올리고뉴클레오티드 또는 프라이머는, 올리고뉴클레오티드 및 핵산이 정렬될 때 혼성화 또는 증폭되는 핵산 일부와 최소한 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 또는 이상의 염기들의 서열 동일성을 가진다. "Specific" : As used herein, the term "specific", when used in connection with an oligonucleotide primer, may hybridize with the target of interest and does not substantially hybridize with the non-interested nucleic acids under suitable hybridization or wash conditions. Oligonucleotide or primer. Higher levels of sequence identity are preferred and include at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99%, or 100% sequence identity. In some embodiments, a specific oligonucleotide or primer is at least 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, with a portion of the nucleic acid that hybridizes or amplifies when the oligonucleotide and nucleic acid are aligned. Has sequence identity of 24, 26, 28, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, or more bases.

" 스템 -루프" : 본원에서 사용되는 용어 "스템-루프"는, 핵산 구조와 연관하여 사용될 때, 전형적으로 단일-가닥 DNA 또는 RNA에서 일어나는 분자 내 염기쌍 형성으로 인한 구조를 의미한다. 본 구조는 헤어핀 또는 헤어핀 루프라고도 알려져 있다. 전형적으로, 이것은, 반대 방향으로 읽을 때 뉴클레오티드 서열이 통상 상보적인 동일 가닥의 두 영역들이 염기-쌍을 이루어 쌍을 이루지 않는 루프로 종료되어 막대사탕-형태의 구조에 이르는 이중나선을 형성할 때 생긴다. " Stem -loop" : As used herein, the term "stem-loop", when used in connection with a nucleic acid structure, refers to a structure due to intramolecular base pairing that typically occurs in single-stranded DNA or RNA. This structure is also known as hairpins or hairpin loops. Typically, this occurs when two regions of the same strand where the nucleotide sequence is normally complementary when read in the opposite direction end in a base-paired, unpaired loop to form a double helix leading to a lollipop-shaped structure. .

"실질적으로 ": 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로"란, 완전한 또는 거의-완전한 정도의 관심 특성 또는 성질을 보이는 정량적 조건을 의미한다. 생물 분야의 숙련가는 생물학적 및 화학적 현상이 완전하게 진행되거나 및/또는 완전히 수행되거나 절대적 결과를 달성하거나 피할 수 있도록 진행되는 것이 거의 없다는 것을 이해할 수 있다. 따라서 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로"란, 많은 생물학적 및 화학적 현상에 특유한 잠재적 완전성 결여를 감안하는 것이다. "Substantially " : As used herein, the term "substantially" means quantitative conditions that exhibit a complete or near-complete degree of characteristic or property of interest. One of ordinary skill in the biological arts can understand that biological and chemical phenomena rarely progress completely and / or are fully performed or to achieve or avoid absolute results. The term "substantially" as used herein, therefore, takes into account the potential lack of integrity specific to many biological and chemical phenomena.

"실질적으로 상보적" : 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 상보적"이란, 엄격 혼성화 조건들에서 혼성화도는 두 서열들을 의미한다. 본 분야의 숙련가는 실질적으로 상보적인 서열들이 전체 길이를 따라 혼성화 될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, "엄격 혼성화 조건들"이란 최소한 다음과 같이 엄격한 혼성화 조건들을 의미한다: 50% 포름아미드, 5XSSC, 50 mM NaH2PO4, pH 6.8, 0.5% SDS, 0.1 mg/mL 분쇄된 연어정자 DNA, 및 5XDenhart 용액에서 밤샘 42 oC로 혼성화; 45 oC에서 2XSSC, 0.1% SDS로 세척; 및 45 oC에서 0.2XSSC, 0.1% SDS로 세척. 일부 실시예들에서, 엄격 혼성화 조건들은 20개의 근접한 뉴클레오티드들에 걸쳐 2 이상의 염기들이 다른 두 핵산들을 혼성화하지 않는다 "Substantially Complementary" : As used herein, the term "substantially complementary" refers to two sequences that have degree of hybridization under stringent hybridization conditions. Those skilled in the art will appreciate that substantially complementary sequences need not be hybridized along the entire length. In some embodiments, “strict hybridization conditions” means stringent hybridization conditions, at least as follows: 50% formamide, 5XSSC, 50 mM NaH 2 PO 4 , pH 6.8, 0.5% SDS, 0.1 mg / mL grinding Hybridized salmon sperm DNA, and overnight at 42 ° C. in 5 × Denhart solution; Washed with 2XSSC, 0.1% SDS at 45 o C; And washed with 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 45 ° C. In some embodiments, stringent hybridization conditions do not hybridize two nucleic acids that differ by two or more bases over 20 contiguous nucleotides.

발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

본 발명은, 무엇보다도, 후-혼성 표지화에 의한 표적 핵산들의 검출 및 정량화를 위한 방법들 및 조성물들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 본 발명은 시료 중 표적 핵산들 존재 및/또는 수도 검출 방법을 제공하며, 이는 (a) 각각이 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열을 포함하는 다수의 핵산 탐침들 및 시료와의 접촉단계; (b) 하나 이상의 범용 어댑터들이 존재하고, 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터 모두가 동일한 개별 핵산 탐침과 결합할 수 있는 조건들에서 다수의 탐침들 및 시료를 배양하는 단계; (c) 개별 범용 어댑터와 개별 표적 핵산이 결합될 수 있는 반응을 수행하고 이때 동일한 개별 핵산 탐침과 혼성화되는 단계; (d) 다수의 핵산 탐침들과 결합된 하나 이상의 범용 어댑터들의 존재를 검출하고, 이에 따라 시료에 있는 표적 핵산들의 존재를 검출하는 단계로 구성된다. 전형적으로, 범용 어댑터들은 검출 가능 물질들 (moieties) 또는 검출을 촉진시키는 기타 표지화 기들로 표지화된다. 일부 실시예들에서, 본 발명에 적합한 다수의 핵산 탐침들은 기질 또는 대상체 (object) (예를들면, 미세배열 (microarray), 또는 입자)에 부착된다. The present invention provides, among other things, methods and compositions for the detection and quantification of target nucleic acids by post-hybrid labeling. In some embodiments, the present invention provides a method for detecting the presence and / or number of target nucleic acids in a sample, wherein (a) each comprises a capture sequence that binds to the target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds to a universal adapter Contacting the plurality of nucleic acid probes and the sample; (b) culturing the plurality of probes and the sample under conditions in which one or more universal adapters are present and both the individual target nucleic acid and the individual universal adapter can bind to the same individual nucleic acid probe; (c) conducting a reaction in which individual universal adapters and individual target nucleic acids can bind, wherein they hybridize with the same individual nucleic acid probe; (d) detecting the presence of one or more general purpose adapters associated with the plurality of nucleic acid probes, thereby detecting the presence of target nucleic acids in the sample. Typically, universal adapters are labeled with detectable moieties or other labeling groups that facilitate detection. In some embodiments, a plurality of nucleic acid probes suitable for the present invention are attached to a substrate or object (eg, microarray, or particle).

또한, 이러한 연결효소반응(ligation)-기반 방식 (또는 기타 결합 방식)이 다양한 대상체들 또는 기질들 (예를들면, 입자들)을 코드화 또는 달리 기능화하기 위하여 이용될 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 본 발명은 범용 코드화를 위한 방법들 및 조성물들을 제공한다. 특정 실시예들에서, 본 발명은 대상체 (예를들면, 입자) 코드화 방법을 제공하며, 이는 (a) 각각이 하나 이상의 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지는 (bearing)하나 이상의 코드화 영역들을 포함하는 대상체 또는 기질 (예를들면, 입자) 제공 단계; (b) 각각이 폴리뉴클레오티드 주형과 특이적으로 결합되도록 설계되는 서열을 가지고, 검출 가능하게 표지화 (예를들면, 형광체들 또는 기타 검출 가능 물질들로 표지화) 및 미표지화되는 단일-가닥 코드화 어댑터들의 블렌드를 제공하는 단계; (c) 개별 코드화 어댑터들이 해당 폴리뉴클레오티드 주형들과 결합되는 조건들에서 대상체와 코드화 어댑터들을 배양하는 단계; 및 (d) 코드화 어댑터들을 해당 폴리뉴클레오티드 주형들과 결합시켜, 이에 따라 대상체 또는 기질를 코드화하는 단계로 구성된다. 일부 실시예들에서, 표지화 어댑터 대 (vs) 미표지화 어댑터 (동일 또는 유사서열을 가짐) 함량을 변경시켜, 각각의 코드화 영역에서 발생되는 신호량(예를들면, 형광)을 조절할 수 있다. 달리 또는 추가적으로, 대상체들 또는 기질들 (예를들면, 입자들)의 탐침 영역을 기능화시키는 원하는 탐침들을 부착시키기 위하여 탐침 영역에 핵산 앵커들가 내장된 (embedded) 대상체들 또는 기질들 (예를들면, 입자들)이 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 코드화 및 탐침 기능화는 단일 반응으로 달성될 수 있다. It is also contemplated that such a ligation-based mode (or other binding mode) can be used to encode or otherwise functionalize various subjects or substrates (eg, particles). Thus, in some embodiments, the present invention provides methods and compositions for general purpose coding. In certain embodiments, the present invention provides a method of encoding a subject (eg, a particle), wherein (a) a subject comprising one or more coding regions each bearing one or more single-stranded polynucleotide templates Or providing a substrate (eg, particle); (b) each of the single-stranded coding adapters having a sequence designed to specifically bind to a polynucleotide template, detectably labeled (eg, labeled with phosphors or other detectable substances) and unlabeled Providing a blend; (c) culturing the subject and the encoding adapters under conditions in which the individual encoding adapters are associated with the corresponding polynucleotide templates; And (d) binding the encoding adapters with the corresponding polynucleotide templates, thereby encoding the subject or substrate. In some embodiments, the amount of labeled adapter to (vs) unlabeled adapter (having the same or similar sequences) can be varied to control the amount of signal (eg, fluorescence) generated in each encoded region. Alternatively or additionally, subjects or substrates (eg, embedded) with nucleic acid anchors embedded in the probe region to attach the desired probes to functionalize the probe region of the subjects or substrates (eg particles). Particles) can be used. In this way, coding and probe functionalization can be achieved in a single reaction.

따라서, 본 발명에 의한 방법들은 범용 구조 (architecture)로 단일 분량의 대상체들 (예를들면, 입자들)로부터 고유 코드들 및 탐침들을 가지는 여러 분량들 (batches)의 대상체들 (예를들면, 입자들)을 제조할 수 있다. 고도의 다중화 동정인 경우, 이러한 방식은, 각각의 표적에 대하여 입자 분량들을 독립적으로 합성하는 것과 비교할 때 제조 시간 및 비용이 절감된다. 중요한 것은, 본 방법에 의해 생성되는 입자들은 또한 본원에 기재된 매우 효율적인 핵산 (예를들면, microRNA) 검출 및 정량화를 위한 후-혼성 표지화 방식으로 적용될 수 있다는 것이다.Thus, the methods according to the present invention are in a general-purpose architecture for batches of objects (eg particles) having unique codes and probes from a single amount of objects (eg particles). Can be prepared). In the case of highly multiplexed identification, this approach saves manufacturing time and cost compared to synthesizing particle quantities independently for each target. Importantly, the particles produced by the method can also be applied in a post-hybrid labeling manner for the highly efficient nucleic acid (eg, microRNA) detection and quantification described herein.

본 발명의 다양한 양태들이 하기 세부항목들에 더욱 상세하게 기술된다. 세부항목들로 기술하는 것이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 각각의 세부항목은 본 발명의 임의의 양태에 적용될 수 있다. 본원에서, "또는"이란 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다.Various aspects of the invention are described in more detail in the following subsections. The description in details is not a limitation of the present invention. Each detail may apply to any aspect of the present invention. As used herein, "or" means "and / or" unless stated otherwise.

후-혼성 표지화를 위한 핵산 탐침들 Nucleic Acid Probes for Post-Hybrid Labeling

본 발명에 적합한 핵산 탐침들은 핵산 표적들, 예를들면, miRNA 표적들의 존재 및 포획을 표시하는 검출 가능 신호를 발생하도록 설계된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 본 발명에 적합한 핵산 탐침은 관심 표적핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열을 포함한다. 본 발명에 의하면, 포획서열 및 어댑터 서열은, 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 모두가 결합되고 이에 따라 범용 어댑터가 표적 핵산과 연결되도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 표적 핵산 및 범용 어댑터 모두가 핵산 탐침에 결합되면, 표적의3' 말단은 범용 어댑터의5' 말단에 인접한다. 일부 실시예들에서, 표적 핵산 및 범용 어댑터 모두가 핵산 탐침에 결합되면, 표적의 5' 말단은 범용 어댑터의3' 말단에 인접한다. 일부 실시예들에서, 효소 또는 화학 결합으로 범용 어댑터는 표적 핵산에 연결, 결합, 부착 또는 커플링된다. 일부 실시예들에서, DNA 또는 RNA 연결효소가 사용되어 범용 어댑터를 표적 핵산에 연결한다. 일부 실시예들에서, T4 DNA 연결효소가 사용되어 범용 어댑터를 표적 핵산에 연결한다. 일부 실시예들에서, 단일 반응에서 다수의 표적들을 표지화하기 위하여 공통, 검출 가능 범용 어댑터가 사용될 수 있다. Nucleic acid probes suitable for the present invention are designed to generate a detectable signal indicative of the presence and capture of nucleic acid targets, such as miRNA targets. Thus, in some embodiments, a nucleic acid probe suitable for the invention comprises a capture sequence that binds the target nucleic acid of interest and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter. According to the present invention, the capture sequence and the adapter sequence are configured such that both the target nucleic acid and the universal adapter are coupled to the nucleic acid probe so that the universal adapter is linked to the target nucleic acid. In some embodiments, when both the target nucleic acid and the universal adapter are bound to the nucleic acid probe, the 3 'end of the target is adjacent to the 5' end of the universal adapter. In some embodiments, when both the target nucleic acid and the universal adapter are bound to the nucleic acid probe, the 5 'end of the target is adjacent to the 3' end of the universal adapter. In some embodiments, the universal adapter is linked, bound, attached or coupled to the target nucleic acid by enzyme or chemical bond. In some embodiments, DNA or RNA ligase is used to link the universal adapter to the target nucleic acid. In some embodiments, a T4 DNA ligase is used to link the universal adapter to the target nucleic acid. In some embodiments, a common, detectable universal adapter can be used to label multiple targets in a single reaction.

포획서열Capture sequence

일부 실시예들에서, 적합한 포획서열은 표적 핵산 (예를들면, DNA, mRNA, 또는 microRNA)에 특이적이다. 용어 "특이적"이란, 혼성화 탐침과 연관되어 사용될 때 엄격 조건들에서 표적과 결합되지만 기타 영역들과는 결합되지 않는 서열을 언급한다. In some embodiments, a suitable capture sequence is specific for the target nucleic acid (eg, DNA, mRNA, or microRNA). The term “specific”, when used in connection with a hybridization probe, refers to a sequence that binds to a target in stringent conditions but not to other regions.

예를들면, 적합한 포획서열은 표적 핵산, 예를들면 microRNA의 표적 서열에 실질적으로 상보적인 서열을 가진다. 전형적으로, 포획서열은 표적-특이적 뉴클레오티드 서열에 기초한다. 일부 실시예들에서, 포획서열은 예를들면, 소정의 암, 당뇨병, 알츠하이머 또는 기타 질병들을 표시하는 microRNA, 제한적이지는 않지만, let-7a, miR-21, miR-29b-2, miR-181b-1, miR-143, miR-145, miR-146a, miR-210, miR-221, miR-222, miR-10b, miR-15a, miR-16, miR-17, miR-18a, miR-19a, miR20a, miR-1, miR-29, miR-181, miR372, miR-373, miR-155, miR-101, miR-195, miR-29, miR-17-3p, miR-92a, miR-25, miR-223, miR-486, miR-223, mir-375, miR-99b, miR-127, miR-126, miR-184을 포함하는 관심 microRNA 특이적 서열에 실질적으로 상보적인 서열을 가진다. For example, a suitable capture sequence has a sequence that is substantially complementary to the target sequence of the target nucleic acid, eg, microRNA. Typically, capture sequences are based on target-specific nucleotide sequences. In some embodiments, the capture sequence is, for example, a microRNA that indicates a given cancer, diabetes, Alzheimer's or other diseases, but not limited to let-7a, miR-21, miR-29b-2, miR-181b -1, miR-143, miR-145, miR-146a, miR-210, miR-221, miR-222, miR-10b, miR-15a, miR-16, miR-17, miR-18a, miR-19a , miR20a, miR-1, miR-29, miR-181, miR372, miR-373, miR-155, miR-101, miR-195, miR-29, miR-17-3p, miR-92a, miR-25 It has a sequence substantially complementary to the microRNA specific sequence of interest, including, miR-223, miR-486, miR-223, mir-375, miR-99b, miR-127, miR-126, miR-184.

일부 실시예들에서, 적합한 포획서열은 표적 핵산들의 상이한 여러 종들을 구분하도록 설계된다. 본 발명은, 일 말단에서 동일한 서열들을 가지고 타 말단에서 가변 서열들을 가지는 표적 핵산들의 다수의 종들을 구분하는데 특히 유용하다. 따라서, 일부 실시예들에서, 포획서열은 원하는 가변 말단 뉴클레오티드 서열에 상보적으로 설계된다. 원하는 표적 종들과의 결합만으로 어댑터 서열의 5' 말단과 인접하도록 완전한 3' 말단 일치를 이루고 이에 따라 표적은 어댑터와 연결효소반응이 가능하다. 따라서, 탐침과 연결된 범용 어댑터 검출로 시료 중 원하는 말단 가변성이 있는 표적 핵산의 존재를 표시할 수 있다. 특정 실시예들에서, 본 발명은 전구체-microRNA 및 성숙 microRNA를 구분하기 위하여 적용될 수 있다. 전형적으로, 전구체-microRNA 및 성숙 microRNA는, 완숙 과정에서 전구체 형태에서 3' 아암 절단으로 인하여, 동일한 5' 영역 및 구분된 3' 영역를 가진다. 성숙 microRNA를 특이적으로 검출하기 위하여, 포획서열은 성숙 microRNA의 3' 말단 서열에 실질적으로 상보적이도록 설계된다. 따라서, 정확한 성숙 microRNA 및 포획서열과의 결합만으로 microRNA의 3' 말단은 어댑터 서열의 5' 말단과 인접하도록 정확하게 일치되어 어댑터 서열은 표적 서열과 연결효소반응에 의한 연결이 가능하다. In some embodiments, suitable capture sequences are designed to distinguish different different species of target nucleic acids. The present invention is particularly useful for distinguishing multiple species of target nucleic acids having identical sequences at one end and variable sequences at the other end. Thus, in some embodiments, the capture sequence is designed complementary to the desired variable terminal nucleotide sequence. Only by binding to the desired target species, there is a complete 3 'end consensus to be adjacent to the 5' end of the adapter sequence, thereby allowing the target to undergo ligase reaction with the adapter. Thus, universal adapter detection associated with a probe can indicate the presence of a target nucleic acid of desired terminal variability in a sample. In certain embodiments, the present invention can be applied to distinguish precursor-microRNAs and mature microRNAs. Typically, precursor-microRNA and mature microRNA have the same 5 'region and distinct 3' region due to 3 'arm cleavage in precursor form during maturation. To specifically detect the mature microRNA, the capture sequence is designed to be substantially complementary to the 3 'terminal sequence of the mature microRNA. Thus, only by binding to the exact mature microRNA and capture sequence, the 3 'end of the microRNA is exactly matched so as to be adjacent to the 5' end of the adapter sequence, so that the adapter sequence can be linked to the target sequence by ligase reaction.

일부 실시예들에서, 핵산 표적들에 대한 포획서열은 최대 50 뉴클레오티드들 (예를들면, 최대25, 20, 18, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 뉴클레오티드)를 가진다. 일부 실시예들에서, 또한 포획서열은 연결효소반응 완충액에서 융점 Tm이 20-50 C이 보장되도록 선택된다.In some embodiments, the capture sequence for nucleic acid targets is up to 50 nucleotides (eg, up to 25, 20, 18, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 nucleotide). In some embodiments, the capture sequence is also selected so that the melting point Tm in the ligase buffer is 20-50 C.

어댑터 서열 Adapter sequence

일반적으로, 어댑터 서열은 임의의 서열 및 길이를 가질 수 있다. 전형적으로, 어댑터 서열 및 길이는 (1) 융점이 연결효소반응 완충액에서 융점이 약10-20 C이고, (2) 서열은 헤어핀, 기타 2차 구조 또는 동종이량체 형성을 피하기 위하여 상당한 자기-상보적이 아니며, 및/또는 (3) (어댑터 및 miRNA 서열들을 가지는) 완전한 DNA 탐침들은 현저한 헤어핀들 또는 기타 이차 구조들을 형성하지 않도록 설계된다. 일부 실시예들에서, 적합한 어댑터 서열은 최대 20 뉴클레오티드들 (예를들면, 최대19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 뉴클레오티드)을 가진다. In general, an adapter sequence can have any sequence and length. Typically, adapter sequences and lengths have a (1) melting point of about 10-20 C in the ligase buffer and (2) the sequence has significant self-complementation to avoid hairpins, other secondary structures or homodimer formation. And / or (3) complete DNA probes (with adapter and miRNA sequences) are designed to not form significant hairpins or other secondary structures. In some embodiments, a suitable adapter sequence may comprise up to 20 nucleotides (eg, up to 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 nucleotide).

일부 실시예들에서, 적합한 핵산 탐침은 우연한 연결효소반응을 방지하거나 완화시키기 위하여3' 모자 (cap)를 가진다. 예시적 적합한 3' 모자들은 제한적이지는 않지만, 역위 dT, 또는 3'인산화 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적합한 핵산 탐침은 5' 또는 3' 말단에 화학적 앵커를 가지고 따라서 탐침은 기질에 부착된다. 적합한 예시적 화학적 앵커 기들은, 제한적이지는 않지만, 카르복시기들, 아민기들, 티올기들, 비오틴, 및/또는 아지드기들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적합한 탐침은 특정 기질 또는 특이적 기질 위치에 결합될 수 있는 특정 핵산 서열을 가질 수 있다. 전형적으로, 이러한 특정 핵산 서열은 원하는 기질 위치에 내장된 포획서열에 상보적이도록 예정된다. 일부 실시예들에서, 원하는 위치에서 핵산 탐침을 포획하는 것은 탐침 식별과 연관된다. 따라서, 이러한 특정 핵산 서열들은 또한 핵산 바코드로 칭한다. In some embodiments, a suitable nucleic acid probe has a 3 'cap to prevent or mitigate accidental ligase reaction. Exemplary suitable 3 ′ caps include, but are not limited to, inverse dT, or 3 ′ phosphorylation . In some embodiments, a suitable nucleic acid probe has a chemical anchor at the 5 'or 3' end and thus the probe is attached to the substrate. Suitable exemplary chemical anchor groups include, but are not limited to, carboxyl groups, amine groups, thiol groups, biotin, and / or azide groups. In some embodiments, a suitable probe may have a specific nucleic acid sequence that can be bound to a specific substrate or specific substrate location. Typically, this particular nucleic acid sequence is intended to be complementary to the capture sequence embedded at the desired substrate position. In some embodiments, capturing the nucleic acid probe at the desired location is associated with probe identification. Thus, these specific nucleic acid sequences are also referred to as nucleic acid barcodes.

적합한 탐침들은 전형적으로 표적과 특이적으로 혼성화하기에 충분하지만 혼성화 과정에 방해되는 정도로 크지 않은 길이를 가진다. 크기는 표적-탐침 복합체의 희망 융점 또는 표적 차별화에 필요한 특이성에 따라 다르다. 일부 실시예들에서, 적합한 탐침들은 약 10-70 뉴클레오티드들 (예를들면, 10-60, 10-50, 10-40, 10-30, 10-25, 10-20, 15-70, 15-60, 15-50, 15-40, 15-30, 15-25, 20-70, 20-60, 20-50, 20-40, 20-30 뉴클레오티드들)를 가진다. 특이적 탐침들을 설계하기 위하여 본 분야의 다양한 방법들 및 소프트웨어들이 사용될 수 있다. Suitable probes are typically long enough to specifically hybridize with the target but not large enough to interfere with the hybridization process. The size depends on the desired melting point of the target-probe complex or the specificity required for target differentiation. In some embodiments, suitable probes are about 10-70 nucleotides (eg, 10-60, 10-50, 10-40, 10-30, 10-25, 10-20, 15-70, 15- 60, 15-50, 15-40, 15-30, 15-25, 20-70, 20-60, 20-50, 20-40, 20-30 nucleotides). Various methods and software in the art can be used to design specific probes.

본 발명에 의한 핵산 탐침들은 천연 뉴클레오시드 (, 아데노신, 티미딘, 구아노신, 시티딘, 우리딘, 데옥시아데노신, 데옥시티미딘, 데옥시구아노신, 및 데옥시시티딘), 뉴클레오시드 유사체 (예를들면 , 2-아미노아데노신, 2-티오티미딘, 이노신, 피롤로-피리미딘, 3-메틸 아데노신, C5-프로피닐시티딘, C5-프로피닐우리딘, C5-브로모우리딘, C5-플루오로우리딘, C5-요오도우리딘, C5-메틸시티딘, 7-디아자아데노신, 7-디아자구아노신, 8-옥소아데노신, 8-옥소구아노신, O(6)-메틸구아닌, 및 2-티오시티딘), 화학적 변형 염기들, 생물학적 변형 염기들 (예를들면, 메틸화 염기들), 삽입 염기들, 변형 당들 (예를들면, 2'-플루오로리보오스, 리보오스, 2'-데옥시리보오스, 아라비노오스, 및 헥소오스), 또는 변형 인산기 (예를들 , 포스포로티오에이트 및 5'-N-포스포라미디트 연결)를 포함한다.Nucleic acid probes according to the present invention are natural nucleosides ( ie , adenosine, thymidine, guanosine, cytidine, uridine, deoxyadenosine, deoxythymidine, deoxyguanosine, and deoxycytidine), nunudes Cleoside analogs ( eg , 2-aminoadenosine, 2-thiothymidine, inosine, pyrrolo-pyrimidine, 3-methyl adenosine, C5-propynylcytidine, C5-propynuridine, C5-bromo Uridine, C5-fluorouridine, C5-iodouridine, C5-methylcytidine, 7-diazadenosine, 7-diazaguanosine, 8-oxoadenosine, 8-oxoguanosine, O (6 ) -Methylguanine, and 2-thiocytidine), chemically modified bases, biologically modified bases ( eg , methylated bases), insertion bases, modified sugars ( eg , 2'-fluororibose, ribose, 2'-deoxy-ribose, arabinose, and hexose), or modified phosphate groups (eg, phosphorothioate and 5'-N- Force And a lamina Deet connection).

범용 어댑터Universal adapter

본 발명에 의하면, 범용 어댑터가 핵산 탐침과 결합되면, 어댑터의 5' 또는 3' 말단은 각각 표적 핵산의3' 또는 5' 말단과 인접하도록 적합한 범용 어댑터는 해당 핵산 탐침의 어댑터 서열과 상보적인 서열을 가진다. 범용 어댑터의 적합한 길이들 및 서열들은 본 분야에서 잘 알려지고 발표된 방법들을 이용하여 선택될 수 있다. 예를들면 적합한 어댑터는 길이가 1 내지 25 뉴클레오티드들 (예를들면, 1-20, 1-18, 1-16, 1-14, 1-12, 1-10, 5-20, 5-15, 또는 5-10 뉴클레오티드들)이다. According to the present invention, when the universal adapter is combined with a nucleic acid probe, a universal adapter suitable for the 5 'or 3' end of the adapter to be adjacent to the 3 'or 5' end of the target nucleic acid, respectively, is a sequence complementary to the adapter sequence of the nucleic acid probe. Has Suitable lengths and sequences of the universal adapter can be selected using methods well known and published in the art. For example, a suitable adapter may be 1-25 nucleotides in length (e.g., 1-20, 1-18, 1-16, 1-14, 1-12, 1-10, 5-20, 5-15, Or 5-10 nucleotides).

어댑터들은 DNA, RNA, 또는 임의 유형의 핵산 유사체이다. 어댑터들의 뉴클레오티드들은 천연 뉴클레오시드 (, 아데노신, 티미딘, 구아노신, 시티딘, 우리딘, 데옥시아데노신, 데옥시티미딘, 데옥시구아노신, 및 데옥시시티딘), 뉴클레오시드 유사체 (예를들면 , 2-아미노아데노신, 2-티오티미딘, 이노신, 피롤로-피리미딘, 3-메틸 아데노신, C5-프로피닐시티딘, C5-프로피닐우리딘, C5-브로모우리딘, C5-플루오로우리딘, C5-요오도우리딘, C5-메틸시티딘, 7-디아자아데노신, 7-디아자구아노신, 8-옥소아데노신, 8-옥소구아노신, O(6)-메틸구아닌, 및 2-티오시티딘), 화학적 변형 염기들, 생물학적 변형 염기들 (예를들면, 메틸화 염기들), 삽입 염기들, 변형 당들 (예를들면, 2'-플루오로리보오스, 리보오스, 2'-데옥시리보오스, 아라비노오스, 및 헥소오스), 또는 변형 인산기 (예를들면, 포스포로티오에이트 및 5'-N-포스포라미디트 연결)일 수 있다.Adapters are DNA, RNA, or any type of nucleic acid analog. Nucleotides of the adapters may be native nucleosides ( ie , adenosine, thymidine, guanosine, cytidine, uridine, deoxyadenosine, deoxythymidine, deoxyguanosine, and deoxycytidine), nucleoside analogs (e. g., 2-amino-adenosine, 2-thio-thymidine, inosine, pyrrolo-pyrimidine, 3-methyl adenosine, C5- propynyl cytidine, C5- propynyl uridine, C5--bromo-uridine, C5-fluorouridine, C5-iodouridine, C5-methylcytidine, 7-diazadenosine, 7-diazaguanosine, 8-oxoadenosine, 8-oxoguanosine, O (6) -methyl Guanine, and 2-thiocytidine), chemically modified bases, biologically modified bases ( eg , methylated bases), insertion bases, modified sugars ( eg , 2′-fluororibose, ribose, 2 '-Deoxyribose, arabinose, and hexose), or modified phosphate groups ( eg , phosphorothioate and 5'-N-phospho Lamination connection).

일부 실시예들에서, 범용 어댑터는 비오틴화된다. 일부 실시예들에서, 비오틴화 범용 어댑터는, 제한적이지는 않지만, 피코에트린, PE-Cy5, PE-Cy5.5, PE-Cy7, APC, PerCP, 양자점들, 형광체들 또는 기타 본원에 기재된 (참고 하기 "검출 가능 개체들" 절) 검출 가능 개체들을 포함하는 검출 가능 물질에 결합된 스트렙타비딘 보고자에 의해 검출된다. 일부 실시예들에서, 비오틴화 범용 어댑터는 효소 신호 발생을 위하여 효소와 결합된 스트렙타비딘 보고자에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적합한 스트렙타비딘 보고자는 알칼리성 인산가수분해효소, 베타-갈락토시다아제, 겨자무과산화효소, 또는 검출 가능 생성물을 형성할 수 있는 기타 효소에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 효소 신호 발생은 화학발광, 형광, 또는 발색 검출으로 나타날 수 있다 (참고 검출 가능 개체들 절). 일부 실시예들에서, 범용 어댑터는 잠재적 입체 장애를 회피하도록 겔 기질 중합체 골격으로부터 비오틴 또는효소기를 멀리 연장시키는 뉴클레오티드 꼬리 (간격자 또는 링커로도 칭함)를 가진다. 적합한 뉴클레오티드 꼬리 (간격자 또는 링커)는 다양한 서열들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 폴리(A) 또는 폴리(T) 꼬리가 이용된다. 일부 실시예들에서, 적합한 뉴클레오티드 (예를들면 폴리(A)) 꼬리는 최대 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 염기들을 가진다. In some embodiments, the general purpose adapter is biotinylated. In some embodiments, the biotinylated general purpose adapter is, but is not limited to, phycoetrine, PE-Cy5, PE-Cy5.5, PE-Cy7, APC, PerCP, quantum dots, phosphors or other described herein ( See also “detectable individuals” section) detected by streptavidin reporters bound to a detectable substance comprising detectable individuals. In some embodiments, the biotinylated universal adapter can be detected by a streptavidin reporter bound to the enzyme for enzyme signal generation. In some embodiments, suitable streptavidin reporters may be bound to alkaline phosphatase, beta-galactosidase, mustard peroxidase, or other enzymes capable of forming a detectable product. In some embodiments, enzyme signal generation may be indicated by chemiluminescence, fluorescence, or colorimetric detection (see Reference Detectable Subjects section). In some embodiments, the universal adapter has a nucleotide tail (also called a spacer or linker) that extends the biotin or enzyme group away from the gel matrix polymer backbone to avoid potential steric hindrance. Suitable nucleotide tails (spacers or linkers) may have various sequences. In some embodiments, poly (A) or poly (T) tails are used. In some embodiments, a suitable nucleotide (eg poly (A)) tail has up to 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 bases.

일부 실시예들에서, 범용 어댑터는 형광체들 또는 기타 검출 가능 개체들 (참고 "검출 가능 물질들" 절)로 직접 표지화된다. In some embodiments, the universal adapter is labeled directly with phosphors or other detectable entities (see section "Detectable Materials").

일부 실시예들에서, 다수의 범용 어댑터들은 단일 반응에서 다수의 구분된 표적 핵산들을 표지화하기 위하여 사용된다. 전형적으로, 이러한 경우들에서, 각각의 개별 범용 어댑터는 구분되도록 검출 가능한 물질들로 표지되거나 구분된 비오틴-스트렙타비딘 보고자 시스템에 의해 검출된다. In some embodiments, multiple universal adapters are used to label multiple discrete target nucleic acids in a single reaction. Typically, in such cases, each individual universal adapter is detected by a biotin-streptavidin reporter system labeled or separated with detectable substances to distinguish.

본 발명에 적합한 예시적 검출 가능 개체들은 하기된다. Exemplary detectable entities suitable for the present invention are described below.

검출 가능 개체들 (Detectable Objects ( EntitiesEntities ))

임의의 광범위한 검출 가능 조제들이 본 발명을 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 적합한 검출 가능 조제들은, 제한적이지 않지만: 다양한 리간드들, 방사성 핵종들; 형광 염료들; 화학발광제들 (예를들면, 아크리디늄 에스테르, 안정화 디옥세탄, 및 기타 등); 생물발광 조제들; 분광학적 분해 가능한 무기 형광 반도체 나노결정들 (즉, 양자점들); 미세입자들; 금속 나노입자들 (예를들면, 금, 은, 구리, 백금, 기타 등); 나노클러스터들; 상자성 금속 이온들; 효소들; 비색 표지들 (예를들면, 염료들, 금콜로이드, 및 기타 등); 비오틴; 디옥시제닌; 합텐들; 및 항혈청 또는 단일클론항체들이 이용될 수 있는 단백질들을 포함한다.Any wide range of detectable preparations can be used to implement the present invention. Suitable detectable preparations include, but are not limited to: various ligands, radionuclides; Fluorescent dyes; Chemiluminescent agents (eg, acridinium esters, stabilized dioxetane, and the like); Bioluminescent preparations; Spectroscopically degradable inorganic fluorescent semiconductor nanocrystals (ie, quantum dots); Microparticles; Metal nanoparticles (eg, gold, silver, copper, platinum, etc.); Nanoclusters; Paramagnetic metal ions; Enzymes; Colorimetric labels (eg, dyes, gold colloids, and the like); Biotin; Deoxygenin; Haptens; And proteins in which antisera or monoclonal antibodies can be used.

일부 실시예들에서, 검출 가능 물질은 비오틴이다. 비오틴은, 자체적으로 검출 가능한 다른 물질 (예를들면, 형광 물질)에 통상 조합되는 아비딘 (예를들면 스트렙타비딘)에 (직간접적으로) 결합될 수 있다. In some embodiments, the detectable substance is biotin. Biotin can be bound (directly or indirectly) to avidin (eg streptavidin), which is usually combined with other detectable substances (eg fluorescent material).

기타 검출 가능 물질들의 일부 비-제한적 예시들이 하기된다.Some non-limiting examples of other detectable materials are given below.

형광 염료들Fluorescent dyes

소정의 실시예들에서, 검출 가능 물질은 형광 염료이다. 다양한 화학 구조들 및 물성들을 가지는 수 많은 공지 형광 염료들이 본 발명의 구현에 사용될 수 있다. 형광 검출 가능 물질은 레이저에 의해 자극되어 방출 광들은 검출기에 의해 포획된다. 검출기는 전하결합소자 (CCD) 또는 공초점현미경이고, 강도를 기록한다. In certain embodiments, the detectable material is a fluorescent dye. Numerous known fluorescent dyes with various chemical structures and properties can be used in the implementation of the present invention. The fluorescent detectable material is stimulated by a laser so that the emitted light is captured by the detector. The detector is a charge coupled device (CCD) or confocal microscope and records the intensity.

적합한 형광 염료들은 제한적이지 않지만 플루오레세인 및 플루오레세인 계통 염료들 (예를들면, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM, 기타 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료들, 옥소놀 염료들, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료들 (예를들면, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민 (ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민 (TMR), 기타 등), 쿠마린 및 쿠마린 계통 염료들 (예를들면, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸쿠마린 (AMCA), 기타 등), 오레곤 그린 염료들 (예를들면, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514., 기타 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, 스펙트럼 레드TM, 스펙트럼 그린TM, 시아닌 염료들 (예를들면, CY-3TM, CY-5TM, CY-3.5TM, CY-5.5TM, 기타 등), ALEXA FLUORTM 염료들 (예를들면, ALEXA FLUORTM 350, ALEXA FLUORTM 488, ALEXA FLUORTM 532, ALEXA FLUORTM 546, ALEXA FLUORTM 568, ALEXA FLUORTM 594, ALEXA FLUORTM 633, ALEXA FLUORTM 660, ALEXA FLUORTM 680, 기타 등), BODIPYTM 염료들 (예를들면, BODIPYTM FL, BODIPYTM R6G, BODIPYTM TMR, BODIPYTM TR, BODIPYTM 530/550, BODIPYTM 558/568, BODIPYTM 564/570, BODIPYTM 576/589, BODIPYTM 581/591, BODIPYTM 630/650, BODIPYTM 650/665, 기타 등), IR염료들 (예를들면, IRD40, IRD 700, IRD 800, 기타 등), 및 기타 등을 포함한다. 추가적인 적합한 형광 염료들 예시 및 형광 염료들을 기타 화학적 개체들 예를들면 단백질들 및 펩티드들에 결합시키는 방법에 관하여, 예를들면, "The Handbook of Fluorescent Probes and Research Products", 9th Ed., Molecular Probes, Inc., Eugene, OR 참고. 형광 표지 조제들은 바람직한 특성들은 높은 몰 흡수계수, 높은 형광 양자수율, 및 광안정성을 포함한다. 일부 실시예들에서, 표지 형광체들은 자외선 영역 (즉, 400 nm 이하)에서보다는 가시 영역에서 (즉, 400 내지 750 nm) 흡수 및 방출 파장들을 보인다.Suitable fluorescent dyes include but are not limited to fluorescein and fluorescein line dyes (e.g. fluorescein isothiocyanine or FITC, naphthofluorescein, 4 ', 5'-dichloro-2', 7) '-Dimethoxyfluorescein, 6-carboxyfluorescein or FAM, etc.), carbocyanine, merocyanine, styryl dyes, oxonol dyes, phycoerythrin, erythrosine, eosin, rhodamine Dyes (e.g., carboxytetramethyl-rhodamine or TAMRA, carboxyrodamine 6G, carboxy-X-rhodamine (ROX), lysamine rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine green, rhodamine red, tetra Methylodamine (TMR), etc.), coumarin and coumarin based dyes (e.g., methoxycoumarin, dialkylaminocoumarin, hydroxycoumarin, aminomethylcoumarin (AMCA), etc.), oregon green dyes (E.g., Oregon Green 488, Oregon Green 500, Oregon Green 514., Etc.), Texas Red, Texas Red-X, Spectrum Red TM , Spectrum Green TM , Cyanine Dyes (eg, CY-3 TM , CY-5 TM , CY-3.5 TM , CY-5.5 TM , etc. ), ALEXA FLUOR TM dyes (e.g., ALEXA FLUOR TM 350, ALEXA FLUOR TM 488, ALEXA FLUOR TM 532, ALEXA FLUOR TM 546, ALEXA FLUOR TM 568, ALEXA FLUOR TM 594, ALEXA FLUOR TM 633, ALEXA FLUOR TM 660, ALEXA FLUOR TM 680, other, etc.), BODIPY TM The dyes (e.g., BODIPY FL TM, TM BODIPY R6G, BODIPY TM TMR, BODIPY TM TR, BODIPY TM 530/550, the BODIPY TM 558/568, BODIPY TM 564/570, BODIPY TM 576/589, BODIPY TM 581/591, BODIPY TM 630/650, BODIPY TM 650/665, etc etc.), IR dyes (e. Such as IRD40, IRD 700, IRD 800, etc.), and the like. Additional suitable fluorescent dyes examples and methods for binding fluorescent dyes to other chemical entities such as proteins and peptides, for example, see The Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, 9th Ed., Molecular Probes. See, Inc., Eugene, OR. Fluorescent labeling aids include high molar absorption coefficients, high fluorescence quantum yields, and photostability. In some embodiments, the label phosphors show absorption and emission wavelengths in the visible region (ie 400-750 nm) rather than in the ultraviolet region (ie 400 nm or less).

검출 가능 물질은 예를들면 형광 공명 에너지 전이 (FRET)에서 하나 이상의 화학적 개체를 포함한다. 공명 전이로 방출 강도가 전체적으로 개선된다. 예를들면, 본원에 참조로 포함되는 Ju et al. (1995) Proc. Nat'l Acad. Sci. (USA) 92: 4347 참고. 공명 에너지 전이를 달성하기 위하여, 제1 형광 분자 ("도너" 형광체)는 빛을 흡수하여 여기 전자들 공명을 통하여 제2 형광 분자 ("억셉터" 형광체)로 전이한다. 일 방법에서, 도너 및 억셉터 염료들 모두는 함께 연결되고 올리고 프라이머에 부착된다. 도너 및 억셉터 염료들을 핵산에 연결하는 방법은, 본원에 참조로 포함되는 예를들면, Lee et al. 의 미국특허번호 5,945,526 에 이미 기재되어 있다. 사용 가능한 염료들의 도너/억셉터 쌍들은, 예를들면, 플루오레세인/테트라메틸로다민, IAEDANS/ 플루오레세인, EDANS/DABCYL, 플루오레세인/플루오레세인, BODIPY FL/BODIPY FL, 및 플루오레세인/ QSY 7 염료를 포함한다. 참고, 예를들면, Lee et al. 의 미국특허번호 5,945,526. 많은 이들 염료들은 또한 예를들면, Molecular Probes Inc. (Eugene, Oreg.)로부터 상업적으로 입수될 수 있다. 적합한 도너 형광체들은 6-카르복시플루오레세인 (FAM), 테트라클로로-6-카르복시플루오레세인 (TET), 2'-클로로-7'-페닐-1,4-디클로로-6-카르복시플루오레세인 (VIC), 및 기타 등을 포함한다.Detectable substances include one or more chemical entities, for example in fluorescence resonance energy transfer (FRET). Resonance transition improves the emission intensity as a whole. For example, Ju et al. (1995) Proc. Nat'l Acad. Sci. (USA) 92: 4347. To achieve resonance energy transfer, the first fluorescent molecule ("donor" phosphor) absorbs light and transitions to the second fluorescent molecule ("acceptor" phosphor) through excitation electrons resonance. In one method, both the donor and acceptor dyes are linked together and attached to the oligo primer. Methods of linking donor and acceptor dyes to nucleic acids are described, for example, in Lee et al. Is already described in US Pat. No. 5,945,526. Donor / acceptor pairs of dyes that can be used are, for example, fluorescein / tetramethylhodamine, IAEDANS / fluorescein, EDANS / DABCYL, fluorescein / fluorescein, BODIPY FL / BODIPY FL, and fluorine Resins / QSY 7 dyes. See, eg, Lee et al. US Patent No. 5,945,526. Many of these dyes are also described, for example, in Molecular Probes Inc. Commercially available from (Eugene, Oreg.). Suitable donor phosphors include 6-carboxyfluorescein (FAM), tetrachloro-6-carboxyfluorescein (TET), 2'-chloro-7'-phenyl-1,4-dichloro-6-carboxyfluorescein ( VIC), and the like.

적합한 검출 가능 물질은 이중-가닥 DNA/RNA와 결합할 때 상당한 형광 증가를 보이는 삽입 DNA/RNA 염료일 수 있다. 예시적인 적합한 염료들은 제한적이지 않지만 SYBR™ 및 피코 그린 (Molecular Probes, Inc., Eugene, Oreg.), 브롬화 에티듐, 요오드화 프로피듐, 크로모마이신, 아크리딘 오렌지, Hoechst 33258, Toto-1, Yoyo-1, 및 DAPI (4',6-디아미디노-2-페닐인돌 염산염)을 포함한다. 삽입 염료들 적용에 관한 추가적인 설명은 본원에 참조로 포함되는 Zhu et al., Anal . Chem . 66:1941-1948 (1994)에 제공된다.Suitable detectable materials may be insert DNA / RNA dyes that show a significant increase in fluorescence when combined with double-stranded DNA / RNA. Exemplary suitable dyes include, but are not limited to, SYBR ™ and Pico Green (Molecular Probes, Inc., Eugene, Oreg.), Ethidium bromide, propidium iodide, chromomycin, acridine orange, Hoechst 33258, Toto-1, Yoyo-1, and DAPI (4 ', 6-diimidino-2-phenylindole hydrochloride). Further description of the application of intercalating dyes is described in Zhu et al., Anal . Chem . 66: 1941-1948 (1994).

효소들Enzymes

소정의 실시예들에서, 검출 가능 물질은 효소이다. 예시적인 적합한 효소들은 제한적이지 않지만 ELISA에서 사용되는 것들, 예를들면, 겨자무과산화효소, 베타-갈락토시다아제, 루시페라아제, 알칼리성 인산가수분해효소, 기타 등을 포함한다. 기타 예들로는 베타-글루쿠로니다아제, 베타-D-글루코시다아제, 우레아제, 글루코스 산화효소, 기타 등을 포함한다. 효소는 링커 그룹 예를들면 카르보디이미드, 디이소시안산염, 글루타르알데히드, 및 기타 등을 이용하여 분자와 결합될 수 있다.In certain embodiments, the detectable substance is an enzyme. Exemplary suitable enzymes include, but are not limited to, those used in ELISA, such as mustard peroxidase, beta-galactosidase, luciferase, alkaline phosphatase, and the like. Other examples include beta-glucuronidase, beta-D-glucosidase, urease, glucose oxidase, and the like. The enzyme can be linked to the molecule using a linker group such as carbodiimide, diisocyanate, glutaraldehyde, and the like.

방사성 동위원소들 Radioisotopes

소정의 실시예들에서, 검출 가능 물질은 방사성 동위원소이다. 예를들면, 분자는 동위원소로 -표지되거나 (즉, 자연에서 통상 발견되는 원자량 또는 질량수와 다른 원자량 또는 질량수를 가지는 원자로 치환된 하나 이상의 원자들을 포함) 동위원소가 분자에 부착될 수 있다. 분자들에 결합될 수 있는 동위원소들의 비-제한적 예시들로는 수소, 탄소, 불소, 인, 구리, 갈륨, 이트륨, 테크네튬, 인듐, 요오드, 레늄, 탈륨, 비스무트, 아스타틴, 사마륨, 및 루테튬의 동위원소들을 포함한다 (즉, 3H, 13C, 14C, 18F, 19F, 32P, 35S, 64Cu, 67Cu, 67Ga, 90Y, 99mTc, 111In, 125I, 123I, 129I, 131I, 135I, 186Re, 187Re, 201Tl, 212Bi, 213Bi, 211At, 153Sm, 177Lu). In certain embodiments, the detectable substance is a radioisotope. For example, a molecule may be isotopically labeled (ie, including one or more atoms substituted with atoms having an atomic weight or mass number that is different from the atomic weight or mass number commonly found in nature), and isotopes may be attached to the molecule. Non-limiting examples of isotopes that may be bound to molecules include isotopes of hydrogen, carbon, fluorine, phosphorus, copper, gallium, yttrium, technetium, indium, iodine, rhenium, thallium, bismuth, asatin, samarium, and lutetium (Ie 3H, 13C, 14C, 18F, 19F, 32P, 35S, 64Cu, 67Cu, 67Ga, 90Y, 99mTc, 111In, 125I, 123I, 129I, 131I, 135I, 186Re, 187Re, 201Tl, 212Bi, 213Bi, 211At, 153Sm, 177Lu).

일부 실시예들에서, 신호 증폭은 검출 가능 물질로서 표지화 덴드리머를 사용하여 달성된다 (참고, 예를들면, 본원에 전체가 참조로 포함되는Physiol Genomics 3:93-99, 2000). 형광 표지된 덴드리머는 Genisphere (Montvale, N.J.)로부터 입수 가능하다. 이들은 본 분야에 알려진 방법들에 의해 올리고뉴클레오티드 프라이머들에 화학적으로 결합될 수 있다.In some embodiments, signal amplification is accomplished using a labeled dendrimer as a detectable substance (see, eg, Physiol Genomics 3: 93-99, 2000, which is incorporated herein by reference in its entirety). Fluorescently labeled dendrimers are available from Genisphere (Montvale, N.J.). They can be chemically bound to oligonucleotide primers by methods known in the art.

기질들Temperaments

일부 실시예들에서, 후-혼성 표지화에 적합한 핵산 탐침은 기질 또는 대상체에 부착된다. 적합한 기질들 또는 대상체들은 평면, 구형, 또는 비-구형 형태들 (morphologies)을 가질 수 있다. 적합한 기질들 또는 대상체들은 고체, 반-고체, 중합체, 에멀전, 또는 기타 등일 수 있다. 적합한 기질들 또는 대상체들는, 제한적이지는 않지만, 미세배열, 유리, 슬라이드, 입자, 비드, 필름, 막, 내면 또는 외면을 가지는 미세구 (예를들면, 유리, 중합체, 등), 유전자 변형 세포를 포함한 세포들, 미생물 (예를들면, 예쁜 꼬마선충 (예를들면, 약물시험용 변형 선충), 세균, 효모, 및/또는 곰팡이)을 포함한다In some embodiments, a nucleic acid probe suitable for post-hybrid labeling is attached to a substrate or subject. Suitable substrates or subjects may have planar, spherical, or non-spherical morphologies. Suitable substrates or subjects can be solid, semi-solid, polymer, emulsion, or the like. Suitable substrates or subjects include, but are not limited to, microspheres (eg, glass, polymers, etc.), genetically modified cells having microarrays, glasses, slides, particles, beads, films, membranes, inner or outer surfaces. Include cells, microorganisms (eg, pretty nematodes (eg, modified nematodes for drug testing), bacteria, yeasts, and / or fungi)

예시적 목적으로, 하기 다양한 실시예들에서 입자들이 이용된다.For illustrative purposes, particles are used in the various examples below.

입자들Particles

본 발명에 따라 사용하기에 적합한 입자들은 임의의 재료로 제조될 수 있다. 적합한 입자들은 생체적합성, 비-생체적합성일 수 있다. 또한 적합한 입자들은 생분해성 또는 비-생분해성일 수 있다.Particles suitable for use in accordance with the present invention may be made of any material. Suitable particles may be biocompatible, non-biocompatible. Suitable particles can also be biodegradable or non-biodegradable.

재료들Materials

일부 실시예들에서, 입자들은 중합체들로 제조된다. 예시적 중합체들은 제한적이지 않지만 폴리(아릴레이트), 폴리(무수물), 폴리(히드록시산), 폴리에스테르, 폴리(오르토 에스테르), 폴리(알킬렌 산화물), 폴리카보네이트, 폴리(프로필렌 푸마레이트), 폴리(카프로락톤), 폴리아미드, 폴리아미노산, 폴리아세탈, 폴리락티드, 폴리글리코리드, 폴리(디옥사논), 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발리레이트, 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리시아노아크릴레이트, 폴리우레탄 및 다당류들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입자들의 중합체들은 폴리에틸렌글리콜 (PEG)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입자들의 중합체들은 단계 또는 사슬 중합으로 형성된다. 라디칼 개시제, 예를들면, 감광성 개시제 (예를들면, UV 또는 적외선), 감열성 개시제, 또는 화학적 개시제의 함량 및 종류, 또는 적용되는 열 또는 광량은, 반응 속도를 조절하거나 분자량 변경에 사용될 수 있다. 필요하다면, 촉매가 사용되어 반응 속도를 높이거나 분자량을 변경시킬 수 있다. 예를들면, 강산은 단계 중합에서 촉매로 사용될 수 있다. 삼중관능성 및 기타 다중 관능성 단량체들 또는 가교제들이 사용되어 가교밀도를 높일 수도 있다. 사슬 중합에서, 하나 이상의 단량체들의 혼합물에서 화학적 개시적 농도가 조정되어 최종 분자량을 조작할 수 있다. In some embodiments, the particles are made of polymers. Exemplary polymers include but are not limited to poly (arylates), poly (anhydrides), poly (hydroxy acids), polyesters, poly (ortho esters), poly (alkylene oxides), polycarbonates, poly (propylene fumarates) , Poly (caprolactone), polyamide, polyamino acid, polyacetal, polylactide, polyglycolide, poly (dioxanone), polyhydroxybutyrate, polyhydroxyvalylate, poly (vinyl pyrrolidone), Polycyanoacrylates, polyurethanes and polysaccharides. In some embodiments, the polymers of particles comprise polyethylene glycol (PEG). In some embodiments, the polymers of particles are formed by stage or chain polymerization. The amount and type of radical initiators, such as photosensitive initiators (e.g. UV or infrared), thermosensitive initiators, or chemical initiators, or the amount of heat or light applied, can be used to control the reaction rate or to change the molecular weight. . If necessary, a catalyst can be used to speed up the reaction or to change the molecular weight. For example, strong acids can be used as catalysts in step polymerization. Trifunctional and other multifunctional monomers or crosslinking agents may be used to increase the crosslinking density. In chain polymerization, the chemical initiator concentration in the mixture of one or more monomers can be adjusted to manipulate the final molecular weight.

예시적 입자들 제조 방법은 미국특허번호: 7709544 및 미국출원공개번호: 20080176216에 기재되며, 이들의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 예를들면, 임의의 중합성 액-상 단량체로 공정이 진행될 수 있으며, 여기에서 본 발명에서 사용에 적합한 입자들의 형태가 형성되고, 단일 식각-중합 단계에서 중합된다. 예시적 단량체들은 알릴 메타크릴레이트, 벤질 메틸아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 모노에틸렌글리콜, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (200) 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (400) 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (600) 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (200) 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (400) 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 (600) 디메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸 2-메틸아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 아크릴아미드, N,N,-메틸렌-비스아크릴-아미드, 페닐 아크릴레이트, 디비닐 벤젠, 기타 등을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 단량체는 종결 종들로 종결되는 중합 반응에 의해 특정된다. 종결 종들, 식각 조명, 및 단량체 구성들은 따라서 본 발명에서 사용에 적합한 입자들을 제조하도록 상호 고려되어 선택될 수 있다.Exemplary methods for producing particles are described in US Pat. No. 7709544 and US Application Publication No. 20080176216, the entire contents of which are incorporated herein by reference. For example, the process may proceed with any polymerizable liquid-phase monomer, in which the form of particles suitable for use in the present invention are formed and polymerized in a single etch-polymerization step. Exemplary monomers are allyl methacrylate, benzyl methylacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, butyl acrylate, n-butyl methacrylate, diethylene glycol diacryl Ethylene, diethylene glycol dimethacrylate, ethyl acrylate, ethylene glycol dimethacrylate, ethyl methacrylate, 2-ethyl hexyl acrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 4-hydroxybutyl acryl Latex, hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, isobutyl methacrylate, lauryl methacrylate, methacrylic acid, methyl acrylate, methyl methacrylate, Monoethylene glycol, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl acrylate, pentaerythritol triacrylate, polyethylene glycol (200) diacrylate , Polyethylene glycol (400) diacrylate, polyethylene glycol (600) diacrylate, polyethylene glycol (200) dimethacrylate, polyethylene glycol (400) dimethacrylate, polyethylene glycol (600) dimethacrylate, Stearyl methacrylate, triethylene glycol, triethylene glycol dimethacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl 2-methylacrylate, trimethylolpropane triacrylate, acrylamide, N, N, -methylene Bisacryl-amide, phenyl acrylate, divinyl benzene, and the like. In certain embodiments, the monomer is characterized by a polymerization reaction that terminates with terminating species. Terminating species, etch illumination, and monomer configurations can thus be chosen to be mutually considered to produce particles suitable for use in the present invention.

일부 실시예들에서, 입자들은 수화겔들이다. 포괄적으로, 수화겔들은 실질적으로 다소의 가교 망을 포함한다. 이러한 수화겔을 형성하는 망에 물 또는 기타 유체가 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명에서 사용하기에 적합한 수화겔들은 친수성 중합체로 제조되거나 포함한다. 예를들면, 친수성 중합체들은 음이온성 기들 (예를들면 인산기, 황산기, 카르복실기); 양이온성 기들 (예를들면 4차 아민기); 또는 극성기들 (예를들면 히드록실기, 티올기, 아민기)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수화겔들은 고흡수제 (예를들면 99% 이상의 물을 함유)이고 상당한 물 함유량으로 인하여 천연 조직과 매우 유사한 유연도를 가진다. 중량 및 부피 양자에서, 수화겔들은 조성 중 유체이고 따라서 구성 액체 (예를들면, 물)의 밀도를 보인다. 본 발명은 본 발명의 일부 실시예들에서 수화겔들이 특히 유용하다는 인식을 포괄한다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 수화겔들은 1) 검출 장치들, 특히, 상업적으로 구입되는 장치들을 실질적으로 변형하지 않고도 용이하게 구현되고 (예를들면, 유세포분석기), 및 2) 표면 기능화가 필요하지 않고 기능성 물질들을 용이하게 포함시킬 수 있다 (예를들면, 단일 식각-중합 단계에서)는 것이 고려된다. 생체-친화적 성질로 인하여, 수화겔들은 조직 공학, 약물전달 및 생체분자 분리 분야에서 주로 사용된다.In some embodiments, the particles are hydrogels. In general, the hydrogels comprise substantially some crosslinked network. Water or other fluids may pass through the network forming the hydrogel. In some embodiments, hydrogels suitable for use in the present invention are made or include a hydrophilic polymer. For example, hydrophilic polymers include anionic groups ( eg phosphoric acid groups, sulfuric acid groups, carboxyl groups); Cationic groups ( eg quaternary amine groups); Or polar groups ( eg hydroxyl groups, thiol groups, amine groups). In some embodiments, the hydrogels are superabsorbents ( eg contain more than 99% water) and have a very similar softness to natural tissue due to the significant water content. At both weight and volume, the hydrogels are fluids in composition and thus exhibit a density of constituent liquid (eg water). The present invention encompasses the recognition that hydrogels are particularly useful in some embodiments of the present invention. Without being bound by any particular theory, hydrogels are readily implemented (eg, flow cytometers) without substantially modifying detection devices, especially devices purchased commercially (eg, flow cytometers), and 2) surface functionalization is required. It is contemplated that functional materials can be readily included (eg, in a single etch-polymerization step) without having to. Due to their bio-friendly properties, hydrogels are mainly used in the fields of tissue engineering, drug delivery and biomolecule separation.

다양한 추가적 재료들 및 방법으로 입자들을 합성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 입자들은 하나 이상의 중합체들로 제조되거나 포함한다. 입자들에 사용되는 중합체들은 천연 고분자들 또는 인조 (예를들면 합성) 고분자들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 중합체들은 선형 또는 분지형 중합체들이다. 일부 실시예들에서, 중합체들은 덴드리머일 수 있다. 중합체들은 동종중합체들 또는 둘 이상의 단량체들을 포함하는 공중합체들일 수 있따. 배열 순서 관점에서, 공중합체들은 블록 공중합체들, 그라프트 공중합체들, 랜덤 공중합체들, 블렌드, 혼합물, 및/또는 임의의 상기 및 기타 중합체들의 첨가물일 수 있다.Particles can be synthesized with a variety of additional materials and methods. In some embodiments, the particles are made or include one or more polymers. The polymers used in the particles may be natural polymers or artificial ( eg synthetic) polymers. In some embodiments, the polymers are linear or branched polymers. In some embodiments, the polymers may be dendrimers. The polymers may be homopolymers or copolymers comprising two or more monomers. In terms of the arrangement order, the copolymers may be block copolymers, graft copolymers, random copolymers, blends, mixtures, and / or additives of any of these and other polymers.

일부 실시예들에서, 본 발명의 입자들은 탄수화물, 단백질, 핵산, 지질, 기타 등과 같은 천연고분자로 제조되거나 포함한다. 일부 실시예들에서, 천연고분자들은 합성으로 제조될 수 있다. 포유동물의 세포외 기질의 다양한 성분들로부터 유래하는 콜라겐, 히알루론산 (HA), 및 피브린과 같은 많은 천연고분자들이 본 발명의 입자들로 사용될 수 있다. 콜라겐은 포유동물의 세포외 기질의 주요 단백질들 중 하나이고, HA는 거의 모든 동물 조직들에서 발견되는 다당류이다. 알긴산염 및 아가로오스는 해양 조류원에서 유래되는 다당류들이다. 천연고분자들은 독성이 낮고 생체적합성이 높아 유리하다.In some embodiments, the particles of the invention are made of or include a natural polymer such as carbohydrates, proteins, nucleic acids, lipids, and so on. In some embodiments, natural polymers can be made synthetically. Many natural polymers such as collagen, hyaluronic acid (HA), and fibrin derived from various components of the extracellular matrix of a mammal can be used as the particles of the present invention. Collagen is one of the major proteins of mammalian extracellular matrix, and HA is a polysaccharide found in almost all animal tissues. Alginates and agarose are polysaccharides derived from marine algae. Natural polymers are advantageous because of their low toxicity and high biocompatibility.

일부 실시예들에서, 중합체는 탄수화물이다. 일부 실시예들에서, 탄수화물은 단당류 ( 단당)이다. 일부 실시예들에서, 탄수화물은 이당류, 올리고당, 및/또는 본 분야에서 알려진 글리코시드 결합들로 연결되는 단당류들 및/또는 이들의 유도체들을 포함하는 다당류일 수 있다. 본 발명에서 사용되는 탄수화물들이 전형적으로 천연 탄수화물들이지만, 이들은 최소한 부분적으로-합성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 탄수화물은 유도된 천연 탄수화물이다. In some embodiments, the polymer is a carbohydrate. In some embodiments, the carbohydrate is a monosaccharide ( ie monosaccharide). In some embodiments, the carbohydrate may be a polysaccharide comprising disaccharides, oligosaccharides, and / or monosaccharides and / or derivatives thereof linked to glycosidic bonds known in the art. Although carbohydrates used in the present invention are typically natural carbohydrates, they can be at least partially-synthesized. In some embodiments, the carbohydrate is derived natural carbohydrate.

소정의 실시예들에서, 탄수화물은 단당류이거나 이를 포함하며, 제한적이지는 않지만 글루코스, 프룩토오스, 갈락토오스, 리보오스, 락토오스, 수크로오스, 말토오스, 트레할로오스, 셀비오스, 만노오스, 자일로오스, 아라비노오스, 글루코론산, 갈락토론산, 만누론산, 글루코사민, 갈락토사민, 및 뉴라민산을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 탄수화물은 이당류이거나 이를 포함하며, 제한적이지는 않지만 락토오스, 수크로오스, 말토오스, 트레할로오스, 및 셀로비오스를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 탄수화물은 다당류이거나 이를 포함하며, 제한적이지 않지만 히알루론산 (HA), 알긴산염, 헤파린, 아가로오스, 키토산, N,O-카르복실메틸키토산, 키틴, 셀룰로오스, 결정 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 (HPMC), 히드록시셀룰로오스 (HC), 메틸셀룰로오스 (MC), 풀루란, 덱스트란, 시클로덱스트란, 글리코겐, 녹말, 히드록시에틸녹말, 카라기난, 글리콘, 아밀로오스, 녹말, 헤파린, 곤약, 글루코만난, 푸스투란 (pustulan), 커들란, 및 잔탄을 포함한다. 소정의 실시예들에서, 탄수화물은 당알코올이며, 제한적이지는 않지만 만니톨, 솔비톨, 자이리톨, 에리트리톨, 말티톨, 및 락티톨을 포함한다.In certain embodiments, the carbohydrate is or includes monosaccharides, including but not limited to glucose, fructose, galactose, ribose, lactose, sucrose, maltose, trehalose, selvios, mannose, xylose, ara Vinose, glucononic acid, galactonic acid, mannuronic acid, glucosamine, galactosamine, and neuramic acid. In certain embodiments, carbohydrates are or include disaccharides and include, but are not limited to, lactose, sucrose, maltose, trehalose, and cellobiose. In certain embodiments, the carbohydrate is or includes polysaccharide, including but not limited to hyaluronic acid (HA), alginate, heparin, agarose, chitosan, N, O-carboxymethylchitosan, chitin, cellulose, crystalline cellulose , Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), hydroxycellulose (HC), methylcellulose (MC), pullulan, dextran, cyclodextran, glycogen, starch, hydroxyethyl starch, carrageenan, glycon, amylose, starch , Heparin, konjac, glucomannan, futuran, curdlan, and xanthan. In certain embodiments, carbohydrates are sugar alcohols and include, but are not limited to, mannitol, sorbitol, ziitol, erythritol, maltitol, and lactitol.

일부 실시예들에서, 본 발명의 입자들은 합성고분자들로 제조되거나 이를 포함하며, 제한적이지는 않지만, 폴리(아릴레이트), 폴리(무수물), 폴리(히드록시산), 폴리(알킬렌 산화물), 폴리(프로필렌 푸머레이트), 폴리메타크릴레이트 폴리아세탈, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 (예를들면 폴리(1,3-디옥산-2-온)), 폴리무수물 (예를들면 폴리(무수세바스산)), 폴리히드록시산 (예를들면 폴리(β-히드록시알카노에이트)), 폴리프로필푸마레이트, 폴리카프로락톤, 폴리아미드 (예를들면 폴리카프로락탐), 폴리아세탈, 폴리에테르, 폴리에스테르 (예를들면 폴리락티드, 폴리글리코리드, 폴리(디옥사논), 폴리히드록시부티레이트,), 폴리(오르토에스테르), 폴리시아노아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리우레탄, 폴리포스파젠, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리우레아, 폴리아민 및 이들의 공중합체들를 포함한다. 또한 예시적 중합체들은 폴리발레로락톤, 폴리(무수세바스산), 폴리에틸렌글리콜, 폴리스틸렌, 폴리히드록시발리레이트, 폴리(비닐 피롤리돈) 폴리(히드록시에틸 메타크릴레이트) (PHEMA), 폴리(비닐 알코올) (PVA), 및 유도체들 및 이들의 공중합체들을 포함한다.In some embodiments, the particles of the present invention are made of or include synthetic polymers, including but not limited to poly (arylate), poly (anhydride), poly (hydroxy acid), poly (alkylene oxide) , Poly (propylene fumerate), polymethacrylate polyacetal, polyethylene, polycarbonate ( e.g. poly (1,3-dioxan-2-one)), polyanhydrides ( e.g. poly (segrose anhydride) ), Polyhydroxy acids ( e.g. poly (β-hydroxyalkanoate)), polypropylfumarate, polycaprolactone, polyamides ( e.g. polycaprolactam), polyacetals, polyethers, polyesters ( E.g. Polylactide, polyglycolide, poly (dioxanone), polyhydroxybutyrate,), poly (orthoester), polycyanoacrylate, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyphosphazene, polyacrylate, polymetha Acrylates, polyureas, polyamines and copolymers thereof. Exemplary polymers also include polyvalerolactone, poly (sebabacic anhydride), polyethyleneglycol, polystyrene, polyhydroxyvalylate, poly (vinyl pyrrolidone) poly (hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA), poly ( Vinyl alcohol) (PVA), and derivatives and copolymers thereof.

일부 실시예들에서, 입자들의 중합체들은 단계 또는 사슬 중합으로 형성된다. 라디칼 개시제, 예를들면, 감광성 개시제 (예를들면, UV 또는 적외선), 감열성 개시제, 또는 화학적 개시제의 함량 및 종류, 또는 적용되는 열 또는 광량은, 중합 속도를 조절하거나 분자량 변경에 사용될 수 있다. 필요하다면, 촉매가 사용되어 반응 속도를 높이거나 분자량을 변경시킬 수 있다. 예를들면, 강산은 단계 중합에서 촉매로 사용될 수 있다. 삼중관능성 및 기타 다중 관능성 단량체들 또는 가교제들이 사용되어 중합체들의 가교밀도를 높일 수도 있다. 사슬 중합에서, 하나 이상의 단량체들의 혼합물에서 화학적 개시적 농도가 조정되어 최종 분자량을 조작할 수 있다. In some embodiments, the polymers of particles are formed by stage or chain polymerization. The amount and type of radical initiators, such as photosensitive initiators (e.g. UV or infrared), thermosensitive initiators, or chemical initiators, or the amount of heat or light applied, can be used to control the rate of polymerization or to change molecular weight. . If necessary, a catalyst can be used to speed up the reaction or to change the molecular weight. For example, strong acids can be used as catalysts in step polymerization. Trifunctional and other multifunctional monomers or crosslinkers may be used to increase the crosslinking density of the polymers. In chain polymerization, the chemical initiator concentration in the mixture of one or more monomers can be adjusted to manipulate the final molecular weight.

일부 실시예들에서, 본 발명에 의한 중합체 입자들을 제조하기 위하여 광가교방법이 적용될 수 있다. 빛에 노출되면 광개시제는 반응성 자유 라디칼 종들을 형성하고 이들은 단량체들 가교 및/또는 중합을 개시한다. 임의의 광개시제가 가교 및/또는 중합 반응에 사용될 수 있다. 광개시 중합 및 광개시제는 Rabek, Mechanisms of Photophysical Processes and Photochemical Reactions in Polymers, New York: Wiley & Sons, 1987; Fouassier, Photoinitiation, Photopolymerization , and Photocuring , Cincinnati, OH: Hanser/Gardner; Fisher et al ., 2001, Annu . Rev . Mater . Res ., 31:171에 상세한 기술된다 광개시제는 임의의 빛 파장에서 자유 라디칼들을 생성한다. 소정의 실시예들에서, 광개시제는 UV 광 (200-500 nm)에서 반응한다. 소정의 실시예들에서, UV 장파장 광선이 사용된다. 다른 실시예들에서, UV 단파장 광선이 사용된다. 일부 실시예들에서, 광개시제는 가시광 (400-800 nm)을 사용하여 반응된다. 소정의 실시예들에서, 광개시제는 청색광 (420-500 nm)을 사용하여 반응된다. 일부 실시예들에서, 광개시제는 IR 광 (800-2500 nm)을 사용하여 반응된다. 광 출력을 조절하여 가교 및/또는 중합 반응을 제어할 수 있다. 중합을 제어하여 형성 수화겔의 특성 및/또는 성질을 제어할 수 있다. In some embodiments, a photocrosslinking method can be applied to prepare the polymer particles according to the present invention. Upon exposure to light, photoinitiators form reactive free radical species which initiate monomer crosslinking and / or polymerization. Any photoinitiator can be used for the crosslinking and / or polymerization reactions. Photoinitiation polymerization and photoinitiator Rabek, Mechanisms of Photophysical Processes and Photochemical Reactions in Polymers , New York: Wiley & Sons, 1987; Fouassier, Photoinitiation, Photopolymerization , and Photocuring , Cincinnati, OH: Hanser / Gardner; Fisher et al . , 2001, Annu . Rev. Mater . Res . The photoinitiator produces free radicals at any light wavelength. In certain embodiments, the photoinitiator reacts in UV light (200-500 nm). In certain embodiments, UV long wavelength light is used. In other embodiments, UV short wavelength rays are used. In some embodiments, the photoinitiator is reacted using visible light (400-800 nm). In certain embodiments, the photoinitiator is reacted using blue light (420-500 nm). In some embodiments, the photoinitiator is reacted using IR light (800-2500 nm). Light output can be adjusted to control crosslinking and / or polymerization reactions. The polymerization can be controlled to control the properties and / or properties of the formed hydrogel.

일부 실시예들에서, 입자는 실리카 (SiO2)와 같은 무기고분자이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명에 의한 입자들는 실리카에 기반한다. 예를들면, 규산염 재료는 생체적합성, 제조 용이성 및 기능화, 및 표면-대-부피의 높은 비율로 인하여 본 발명을 적용함에 유용하다. 다공성 실리카 입자들 및 임의의 변형 또는 혼성 입자들 과 같은 실리카-기반 입자들은 본 발명에 따라 사용될 수 있다.In some embodiments, the particle may be or include an inorganic polymer such as silica (SiO 2 ). In some embodiments, the particles according to the invention are based on silica. For example, silicate materials are useful for applying the present invention because of their biocompatibility, ease of manufacture and functionalization, and high surface-to-volume ratios. Silica-based particles such as porous silica particles and any modified or hybrid particles can be used in accordance with the present invention.

본 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 실리카-기반 입자들은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 일부 방법에서는 물/에탄올 혼합물 중의 암모니아에 의해 촉매되는 테트라에톡시오르토실리케이트 (TEOS)의 가수분해, 또는 이의 변형이 관여되는Stober 합성법을 적용한다. 일부 실시예들에서, 실리카-기반 입자들은 공지된 졸-겔 화학을 이용하여, 예를들면, 실리카 전구체 또는 전구체들의 가수분해에 의해 합성된다. 실리카 전구체들은 실리카 전구체 및/또는 실리카 전구체 유도체 용액으로 제공된다. 가수분해는 알카리 (염기성) 또는 산성 조건들에서 수행된다. 예를들면, 가수분해는 하나 이상의 실리카 전구체 및/또는 유도체들을 포함한 용액에 수산화암모늄을 첨가하여 수행된다. 실리카 전구체들은 가수분해 조건들에서 실리카를 형성할 수 있는 화합물들이다. 예시적 실리카 전구체들은 제한적이지 않지만 유기실란들 예를들면, 테트라에톡시실란 (TEOS), 테트라메톡시실란 (TMOS) 및 기타 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 실리카 전구체는 관능기를 가진다. 이러한 실리카 전구체들의 예시로는, 제한적이지는 않지만, 이소시아나토프로필트리에톡시실란 (ICPTS), 아미노프로필트리메톡시실란 (APTS), 메르캅토프로필트리메톡시실란 (MPTS), 및 기타 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 마이크로에멀전 방법이 적용되어 본 발명에서 사용하기에 적합한 입자들을 합성한다. 예를들면, 수적들이 나노 크기의 액상체로 오일 및 계면활성제의 연속 매질 중에 분산되어 나노입자 합성을 위한 나노 반응기들로 작용하는유중수형 에멀전이 편리한 방법을 제공한다.As is well known in the art, silica-based particles can be prepared in a variety of ways. Some methods apply Stober synthesis involving the hydrolysis of, or modification of, tetraethoxyorthosilicate (TEOS) catalyzed by ammonia in a water / ethanol mixture. In some embodiments, silica-based particles are synthesized using known sol-gel chemistry, for example by hydrolysis of the silica precursor or precursors. Silica precursors are provided as a silica precursor and / or silica precursor derivative solution. Hydrolysis is carried out in alkaline (basic) or acidic conditions. For example, hydrolysis is performed by adding ammonium hydroxide to a solution containing one or more silica precursors and / or derivatives. Silica precursors are compounds that can form silica under hydrolysis conditions. Exemplary silica precursors include, but are not limited to, organosilanes such as tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), and the like. In some embodiments, the silica precursor has a functional group. Examples of such silica precursors include, but are not limited to, isocyanatopropyltriethoxysilane (ICPTS), aminopropyltrimethoxysilane (APTS), mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTS), and the like. Include. In some embodiments, a microemulsion method is applied to synthesize particles suitable for use in the present invention. For example, water-in-oil emulsions, in which water droplets are dispersed in a continuous medium of oil and surfactant in nano-sized liquids, acting as nano reactors for nanoparticle synthesis, provide a convenient method.

일부 실시예들에서, 입자들은 형광, 발광 및/또는 산란 신호를 발생하는 검출 가능 물질들을 가진다. 소정의 실시예들에서, 입자들은 양자점들 (QD)을 가진다. QD은 양자 구속 효과로 고유한 광학적 및 전자적 특성을 주기에 물리적으로 충분히 작은 밝은, 형광 나노결정들이다. 반도체 QD은 때로는 주기율표의 II-VI 또는 III-V 족 원자들로 이루어지지만, 다른 성분들도 가능하다. 크기 및 조성을 변경시켜, 방출 파장을 청색에서 근적외선으로 조정할 수 있다 (, 예측 가능하고 제어 가능한 방법으로 조정). QD은 일반적으로 광폭의 흡수 스펙트럼 및 좁은 방출 스펙트럼을 가진다. 따라서 단일 소스를 이용하여 구분 가능한 광학 특성들 (예를들면, 피크 방출 파장)을 가지는 상이한 QD들이 여기될 수 있다. 포괄적으로, QD들은 대부분의 종래 형광 염료들보다 더 밝고 광 안정성을 가진다. QD 및 합성 방법들은 본 분야에서 잘 알려져 있다 (참고, 예를들면, 미국특허들 6,322,901; 6,576,291; 및 6,815,064; 이들은 본원에 참조들로 포함된다). 다양한 상이한 재료들을 적용하여QD를 수용성으로 만들 수 있다 (참고, 예를들면, 미국특허들 6,423,551; 6,251,303; 6,319,426; 6,426,513; 6,444,143; 및 6,649,138; 이들 모두는 본원에 참조들로 포함된다). 예를들면, QD는 양친매성 중합체들을 이용하여 용해될 수 있다. 적용 가능한 예시적 중합체들은 옥실아민-변형 저분자량 폴리아크릴산, 폴리에틸렌-글리콜 (PEG)-유도화 인지질들, 폴리무수물, 블록 공중합체들, 기타 등을 포함한다.In some embodiments, the particles have detectable materials that generate fluorescence, luminescence and / or scattering signals. In certain embodiments, the particles have quantum dots (QD). QDs are bright, fluorescent nanocrystals that are physically small enough to give inherent optical and electronic properties with quantum confinement effects. Semiconductor QDs sometimes consist of group II-VI or III-V atoms in the periodic table, but other components are possible. By varying the size and composition, the emission wavelength can be adjusted from blue to near infrared ( ie , adjusted in a predictable and controllable manner). QDs generally have a broad absorption spectrum and a narrow emission spectrum. Thus different QDs having optical characteristics ( eg , peak emission wavelength) that can be distinguished using a single source can be excited. In general, QDs are brighter and have more light stability than most conventional fluorescent dyes. QD and synthetic methods are well known in the art (see, eg , US Pat. Nos. 6,322,901; 6,576,291; and 6,815,064; these are incorporated herein by reference). A variety of different materials can be applied to make the QD water soluble (see, eg , US Pat. Nos. 6,423,551; 6,251,303; 6,319,426; 6,426,513; 6,444,143; and 6,649,138; all of which are incorporated herein by reference). For example, QD can be dissolved using amphiphilic polymers. Exemplary polymers are applicable oxyl amine-derivatized phospholipids include those of, polyanhydrides, block copolymers, and so-modified low-molecular weight polyacrylic acid, polyethylene-glycol (PEG).

일부 실시예들에서 본 발명에 따라 사용에 적합한 예시적 QD는, 넓은 다양한 흡수 및 방출 스펙트럼을 가지고 상업적으로 입수 가능한 것들, 예를들면, Quantum Dot Corp. (Hayward CA; now owned by Invitrogen) 또는 Evident Technologies (Troy, NY)에서 입수되는 것이다. 예를들면 약 525 nm, 약 535 nm, 약 545 nm, 약 565 nm, 약 585 nm, 약 605 nm, 약 655 nm, 약 705 nm, 및 약 800 nm의 피크 방출 파장들을 가지는 QD가 이용될 수 있다. 따라서 QD는 경우에 따라서는 초과될 수 있지만 가시 분광 영역에 걸쳐 사이한 색 영역들을 가질 수 있다.Exemplary QDs suitable for use in accordance with the present invention in some embodiments are those that are commercially available with a wide variety of absorption and emission spectra, for example , Quantum Dot Corp. (Hayward CA; now owned by Invitrogen) or from Evident Technologies (Troy, NY). For example, QDs with peak emission wavelengths of about 525 nm, about 535 nm, about 545 nm, about 565 nm, about 585 nm, about 605 nm, about 655 nm, about 705 nm, and about 800 nm can be used. have. Thus, the QD may be exceeded in some cases but may have color gamuts spanning the visible spectral region.

소정의 실시예들에서, 광학적으로 검출 가능 입자들은 금속 입자들이거나 이를 포함한다. 사용되는 금속들은 제한적이지 않지만 금, 은, 철, 코발트, 아연, 카드뮴, 니켈, 가돌리늄, 크롬, 구리, 망간, 팔라듐, 주석, 및 이들의 합금을 포함한다. 임의의 이들 금속산화물들도 적용될 수 있다.In certain embodiments, optically detectable particles are or include metal particles. Metals used include, but are not limited to, gold, silver, iron, cobalt, zinc, cadmium, nickel, gadolinium, chromium, copper, manganese, palladium, tin, and alloys thereof. Any of these metal oxides can also be applied.

플라스몬 공명 입자들로 불리는 소정의 금속 입자들은 잘 알려진 플라스몬 공명을 보인다. 플라스몬 공명 입자 스펙트럼 특징부 (예를들면, 피크 파장)는 입자 재료 조성, 입자 형태 및 크기, 주변 매질의 굴절률 또는 유전특성, 및 주변 기타 입자들의 존재 여부를 포함한 많은 인자들에 따라 달라진다. 특정 입자 형태, 크기 및 조성 선택에 따라 광폭의 구별될 수 있는 광학적 검출 가능 특성들을 가지는 입자들을 제조할 수 있고 따라서 피크 산란 파장과 같은 상이한 특성들을 가지는 입자들을 이용하여 다수 검체들을 동시적으로 검출할 수 있다.Certain metal particles called plasmon resonance particles exhibit well known plasmon resonance. Plasmon resonance particle spectral features ( eg , peak wavelength) depend on many factors, including particle material composition, particle shape and size, refractive index or dielectric properties of the surrounding medium, and the presence or absence of surrounding other particles. Depending on the particular particle shape, size and composition selection, particles can be produced with distinguishable optically detectable properties of the width, thus allowing simultaneous detection of multiple samples using particles with different properties such as peak scattering wavelengths. Can be.

입자들의 자기적 특성들이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서 입자들은 자성 입자들, 즉, 하나 이상의 금속들 또는 이들의 산화물 또는 수산화물을 함유하는자기적 반응성 입자들이거나 이를 포함한다. 자성 입자들은 하나 이상의 준강자성, 강자성, 상자성, 및/또는 초상자성 재료를 포함한다. 유용한 입자들은: 철, 코발트, 니켈, 니오브, 자성 산화철, 수산화물 예를들면 자적철석 (γ-Fe2O3), 자철석 (Fe3O4), 페로시하이트 (feroxyhyte) (FeO(OH)), 2- 또는 3-가 철 및 2- 또는 3-가 기타 금속 이온들 예를들면 Co(II), Mn(II), Cu(II), Ni(II), Cr(III), Gd(III), Dy(III), Sm(III)와 같은1열 전이금속 이온들의 복산화물 또는 수산화물, 상기 산화물 또는 수산화물의 혼합물, 및 상기 임의의 성분들의 혼합물에서 선택되는 하나 이상의 재료들에서 전적으로 또는 부분적으로 제조된다. 참고, 이들 소정 입자들의 적합한 합성방법을 위하여 예를들면, 미국특허 5,916,539 (참조로 본원에 포함됨). 자성 입자들에서 사용될 수 있는 추가적인 재료들은 이트륨, 유로퓸, 및 바나듐을 포함한다.Magnetic properties of the particles can be used in accordance with the present invention. In some embodiments the particles are or comprise magnetic particles, ie magnetically reactive particles containing one or more metals or oxides or hydroxides thereof. Magnetic particles include one or more ferromagnetic, ferromagnetic, paramagnetic, and / or superparamagnetic materials. Useful particles are: iron, cobalt, nickel, niobium, magnetic iron oxide, hydroxides such as magnetite (γ-Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), feroxyhyte (FeO (OH)) , 2- or 3-valent iron and 2- or 3-valent other metal ions such as Co (II), Mn (II), Cu (II), Ni (II), Cr (III), Gd (III ), Wholly or partially in one or more materials selected from complex or hydroxides of monothermal transition metal ions such as Dy (III), Sm (III), mixtures of the oxides or hydroxides, and mixtures of any of the above components Are manufactured. See, for a suitable synthesis method of these predetermined particles See, eg , US Pat. No. 5,916,539, incorporated herein by reference. Additional materials that can be used in magnetic particles include yttrium, europium, and vanadium.

크기 및 형태Size and shape

포괄적으로, 본 발명에 적합한 입자들은 임의의 크기를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수 (예를들면 직경)가 1000 마이크로미터 (um)이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수가 500 um이하이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수가 약 250 um이하이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수 (예를들면 직경)가 약 200 um, 약 150 um, 약 100 um, 약 90 um, 약 80 um, 약 70 um, 약 60 um, 약 50 um, 약 40 um, 약 30 um, 약 20 um, 또는 약 10 um이하이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수가 1000 nm이하이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수가 500 nm이하이다. 일부 실시예들에서, 적합한 입자들은 최대 치수가 약 250 nm이하이다. 일부 실시예들에서, 최대 치수는 유체역학적 직경이다. In general, particles suitable for the present invention may have any size. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension ( eg diameter) of 1000 micrometers (um). In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension of 500 um or less. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension of about 250 um or less. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension ( eg diameter) of about 200 um, about 150 um, about 100 um, about 90 um, about 80 um, about 70 um, about 60 um, about 50 um, About 40 um, about 30 um, about 20 um, or about 10 um or less. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension of 1000 nm or less. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension of 500 nm or less. In some embodiments, suitable particles have a maximum dimension of about 250 nm or less. In some embodiments, the maximum dimension is hydrodynamic diameter.

적합한 입자들은 다종의 형태를 가지며, 제한적이지는 않지만, 구형, 편구형, 원통형, 계란형, 타원형, 쉘형, 정육면체, 장방형, 원뿔형, 피라미드형, 막대형 (예를들면, 정사각형 또는 직사각형 단면을 가지는 원통 또는 장형 구조체), 4각다리형 (4개의 다리-유사 부속지를 가지는 입자들), 삼각형, 각기둥, 기타 등을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입자들은 막대-형태이다. 일부 실시예들에서, 입자들은 봉-형태이다. 일부 실시예들에서, 입자들은 비드-형태이다. 일부 실시예들에서, 입자들은 기둥-형태이다. 일부 실시예들에서, 입자들은 리본 또는 사슬과 유사 형태이다. 일부 실시예들에서, 입자들은 임의의 기하 구조 또는 대칭 구조일 수 있다. 예를들면, 평면, 원형, 환형, 둥근형, 관형, 고리-형태, 사면체, 육각, 팔각 입자들, 기타 규칙적 기하구조의 입자들, 및/또는 불규칙 기하 입자들이 본 발명에서 사용될 수도 있다. 여러 크기들 및 형태를 가지는 추가적인 적합한 입자들은 미국특허번호 7,709,544 및 미국특허번호 7,947,487에 개시되고 본 발명에 사용되며, 이들은 본원에 참조로 포함된다.Suitable particles are of various forms and include, but are not limited to, spherical, spherical, cylindrical, oval, oval, shell, cube, rectangular, conical, pyramidal, rod-shaped ( eg, cylinders with square or rectangular cross sections). Or elongated structures), tetrapods (particles with four leg-like appendages), triangles, prisms, and the like. In some embodiments, the particles are rod-shaped. In some embodiments, the particles are rod-shaped. In some embodiments, the particles are in bead-shaped. In some embodiments, the particles are pillar-shaped. In some embodiments, the particles are in a form similar to a ribbon or chain. In some embodiments, the particles can be of any geometry or symmetry. For example, planar, circular, annular, round, tubular, ring-shaped, tetrahedral, hexagonal, octagonal particles, particles of other regular geometry, and / or irregular geometric particles may be used in the present invention. Additional suitable particles of various sizes and shapes are disclosed in US Pat. No. 7,709,544 and US Pat. No. 7,947,487 and used in the present invention, which are incorporated herein by reference.

입자들은 길이/폭, 길이/두께, 기타 등과 같은 이들 치수의 다양한 종횡비를 가질 수 있다. 입자들은, 일부 실시예들에서, 길이와 같은 최소한 하나의 치수가 폭과 같은 다른 치수보다 클 수 있다. 본 발명에 의하면, 1 이상의 최소한 하나의 종횡비를 가지는 입자들은 자기-정렬을 촉진시켜 (예를들면, 유세포분석기에서) 유체 유동 스캐닝에 특히 유용하다. 일부 실시예들에서, 입자들은 최소한 1.5:1, 최소한 2:1, 최소한 2.5:1, 최소한 3:1, 최소한 5:1, 최소한 10:1, 최소한 15:1, 또는 이상의 최소한 하나의 종횡비를 가진다. The particles can have various aspect ratios of these dimensions such as length / width, length / thickness, etc. The particles may, in some embodiments, have at least one dimension, such as length, greater than another dimension, such as width. In accordance with the present invention, particles having at least one aspect ratio of one or more are particularly useful for fluid flow scanning ( eg , in flow cytometers) by promoting self-alignment. In some embodiments, the particles have at least one aspect ratio of at least 1.5: 1, at least 2: 1, at least 2.5: 1, at least 3: 1, at least 5: 1, at least 10: 1, at least 15: 1, or more. Have

각각의 입자가 유사한 특성을 가지도록 크기, 형태, 및/또는 조성에 있어서 상대적으로 균일한 입자들 집단을 이용하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 직경들 (예를들면, 유체역학적 직경들)이 균일한 입자들 집단이 사용된다. 본원에서 사용되는, 직경들 (예를들면, 유체역학적 직경들)이 균일한 입자들 집단이란, 평균 직경 (예를들면, 유체역학적 직경)의5%, 10%, 또는 20% 내에 속하는 직경 (예를들면, 유체역학적 직경)을 가지는 입자들이 최소한 약 80%, 최소한 약 90%, 또는 최소한 약 95%인 입자들 집단을 의미한다. 일부 실시예들에서, 직경들 (예를들면, 유체역학적 직경들)이 균일한 입자들의 평균 직경 (예를들면, 유체역학적 직경)은 상기된 범위이다. 일부 실시예들에서, 직경들 (예를들면, 유체역학적 직경들)이 균일한 입자들이란, 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, 또는 0.005 이하의 다분산지수를 가지는 입자들 집단을 의미한다. 예를들면, 본 발명에 따라 사용되는 입자들의 다분산지수는 약 0.005 내지 약 0.1이다. 임의의 이론에 구속되지 않고, (예를들면, 입자 크기에 있어서) 균일 입자들은 본원에서 더 높은 반복성 및 더 높은 정확성을 가진다. 일부 실시예들에서, 입자들 집단은 크기, 형태, 및/또는 조성에 있어서 불균일할 수 있다.It is desirable to use a relatively uniform population of particles in size, shape, and / or composition so that each particle has similar properties. In some embodiments, a population of particles with uniform diameters (eg, hydrodynamic diameters) is used. As used herein, a population of particles with uniform diameters (eg, hydrodynamic diameters) means a diameter (eg, within 5%, 10%, or 20% of an average diameter (eg, hydrodynamic diameter)). For example, a population of particles having a hydrodynamic diameter) is at least about 80%, at least about 90%, or at least about 95%. In some embodiments, the average diameter (eg, hydrodynamic diameter) of particles having uniform diameters (eg, hydrodynamic diameters) is in the range described above. In some embodiments, particles having uniform diameters (eg, hydrodynamic diameters) refer to a population of particles having a polydispersity index of 0.2, 0.1, 0.05, 0.01, or 0.005 or less. For example, the polydispersity index of the particles used in accordance with the present invention is about 0.005 to about 0.1. Without wishing to be bound by any theory, homogeneous particles (eg, in particle size) have higher repeatability and higher accuracy herein. In some embodiments, the population of particles can be heterogeneous in size, shape, and / or composition.

입자들은 중실 또는 중공일 수 있고 하나 이상의 층들 (예를들면, 나노셀들, 나노링들, 기타 등)을 포함할 수 있다. 입자들은 코어/셀 구조를 가질 수 있고, 여기에서 코어 (들) 및 셀 (들)은 상이한 재료들로 제조될 수 있다. 입자들은 구배 또는 균질 합금들을 포함할 수 있다. 입자들은 둘 이상의 재료들로 제조되는 복합 입자들일 수 있고, 이 중 하나, 하나 이상, 또는 모든 재료들은 자기적 특성들, 전기적 검출 가능 특성들, 및/또는 광학적으로 검출 가능 특성들을 가진다.The particles can be solid or hollow and can include one or more layers ( eg, nanocells , nanorings, etc. ). The particles can have a core / cell structure, where the core (s) and cell (s) can be made of different materials. The particles may comprise gradient or homogeneous alloys. The particles may be composite particles made of two or more materials, one, one or more, or all of the materials having magnetic properties, electrically detectable properties, and / or optically detectable properties.

입자들은 피복층을 가질 수 있다. 예를들면, 입자들이 세포 독성 재료들을 함유하는 경우, 생체적합성 피복층을 사용하는 것이 유리하다. 적합한 피복 재료들은 include제한적이지 않지만 천연 단백질들 예를들면 소혈청알부민 (BSA), 생체적합성 친수성 중합체들 예를들면 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 또는 PEG 유도체, 인지질-(PEG), 실리카, 지질들, 중합체들, 탄수화물들 예를들면 덱스트란, 독창적 나노입자들과 연결될 수 있는 기타 나노입자들 기타 등을 포함한다. 침지, 교호흡착법 (layer-by-layer technique) 이용, 자기-조립, 공액화, 기타 등에 의한 다양한 방법으로 피복이 인가되거나 조립된다. 자기-조립이란, 더욱 고차의 구조체 (예를들면, 분자들) 성분들의 상호 간 자연적인 인력에 따라 더욱 고차 구조체의 자발적 조립 과정을 의미한다. 이것은 전형적으로, 크기, 형태, 조성, 또는 화학적 특성들에 기초한 분자들의 무작위 운동 및 결합 형성을 통하여 발생된다. 일부 실시예들에서, 피복된 입자들 역시 기능화 입자들 또는 표면 처리 입자들로 칭한다. The particles can have a coating layer. For example , if the particles contain cytotoxic materials, it is advantageous to use a biocompatible coating layer. Suitable coating materials include but are not limited to natural proteins such as bovine serum albumin (BSA), biocompatible hydrophilic polymers such as polyethylene glycol (PEG) or PEG derivatives, phospholipid- (PEG), silica, lipids, polymers include those, for example, the carbohydrate dextran, the other inventive nanoparticles that can be associated with the nanoparticles, and so on. The coating is applied or assembled in various ways by dipping, using the layer-by-layer technique, self-assembly, conjugation, and the like . Self-assembly refers to the spontaneous assembly process of higher order structures according to the mutual natural attraction of higher order structural ( eg molecules) components. This typically occurs through random movement and bond formation of molecules based on size, shape, composition, or chemical properties. In some embodiments, the coated particles are also referred to as functionalized particles or surface treated particles.

본 발명의 소정 실시예들에서, 입자는 다공성이고, 이는 입자 크기에 비해 일반적으로 작은 구멍들 또는 채널들을 입자가 가진다는 의미이다. 예를들면 입자는 다공성 실리카 입자, 예를들면, 다공성 실리카 나노입자이거나 다공성 실리카 피복을 가질 수 있다. 입자들은 약 1 nm 내지 약 200 nm 직경, 예를들면, 약 1 nm 내지 50 nm 직경의 세공들을 가진다. 입자 부피의 약 10% 내지 95%는 세공들 또는 채널들 내부의 공극들이다.In certain embodiments of the invention, the particle is porous, meaning that the particle has generally small pores or channels relative to the particle size. For example, the particles can be porous silica particles, such as porous silica nanoparticles or have a porous silica coating. The particles have pores of about 1 nm to about 200 nm in diameter, for example about 1 nm to 50 nm in diameter. About 10% to 95% of the particle volume is pores inside the pores or channels.

일부 실시예들에서, 입자들은 선택적으로 하나 이상의 분산 매질, 계면활성제, 서방제, 또는 기타 약학적으로 허용되는 부형제를 포함한다. 일부 실시예들에서, 입자들은 선택적으로 하나 이상의 가소제 또는 첨가제를 포함한다.In some embodiments, the particles optionally include one or more dispersion media, surfactants, sustained release agents, or other pharmaceutically acceptable excipients. In some embodiments, the particles optionally include one or more plasticizers or additives.

다양한 실시예들에서, 본원에 기재되는 입자들은 본원에 기재되는 하나 이상의 탐침들을 가지는 최소한 하나의 영역을 가진다. 일부 실시예들에서, 입자들은 최소한 하나의 코드화 영역을 가진다. 일부 실시예들에서, 입자들은 최소한 하나의 코드화 영역 및 하나 이상의 탐침들을 가지는 최소한 하나의 영역을 가진다. 이러한 영역들은, 본 발명에 따라 적용되는 입자들을 포함한 기질들 (대상체)의 이산 영역들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 영역은 선택적으로 기능화된다. 다양한 실시예들에서, 본원에 기재되는 입자들은 배향 지시자를 가질 수 있다 (예를들면, 코드화 영역을 먼저 이어 탐침 영역을 지시 또는 그 역).In various embodiments, the particles described herein have at least one region with one or more probes described herein. In some embodiments, the particles have at least one coding region. In some embodiments, the particles have at least one region with at least one coding region and one or more probes. Such regions may be discrete regions of substrates (subjects) containing particles applied according to the invention. In some embodiments, each region is optionally functionalized. In various embodiments, the particles described herein can have an orientation indicator (eg, the coding region first followed by the probe region or vice versa).

기능화Functionalization

본 분야에서 알려진 (예를들면, 미국특허번호 7,709,544 및 미국특허번호 7,947,487에 기재) 및 본원에서 제공되는 다양한 방법들이 본원에 기재되는 기질들 또는 대상체 (예를들면, 입자들)의 기능화에 유용하다. Known in the art (eg, described in US Pat. No. 7,709,544 and US Pat. No. 7,947,487) and the various methods provided herein are useful for the functionalization of the substrates or subjects (eg, particles) described herein. .

다양한 기능성 물질들 또는 기들이 선택적 기능화 (예를들면, 코드화 어댑터들, 탐침들 또는 표적 핵산들 포획)을 제공하는 기질들 표면에 도입될 수 있다. 이러한 기능성 물질들은 표면에 화학적으로, 예를들면, 공유결합으로, 또는 물리적으로 부착되거나 내부에 포괄 (entrapped) 될 수 있다. Various functional materials or groups can be introduced to the substrate surfaces that provide for selective functionalization (eg, capture of coding adapters, probes or target nucleic acids). Such functional materials may be chemically attached to the surface, for example covalently, or physically attached or enclosed therein.

일부 실시예들에서, 기질의 최소한 일부는 단량체로 제조된다. 이러한 단량체는 단독 또는 공중합된 종들과 조합되어 형성된 기질에서 선택적 기능화를 제공한다. 예를들면, 기능성 물질은 예를들면, 입자 합성의 식각-중합 단계에 의해 중합되는 단량체 또는 단량체 일부로 제공될 수 있다 (참고, 상세한 것은 미국특허번호 7,709,544 및 미국특허번호 7,947,487). In some embodiments, at least a portion of the substrate is made of monomers. Such monomers provide for selective functionalization in a substrate formed alone or in combination with copolymerized species. For example, the functional material may be provided as a monomer or as part of a monomer that is polymerized, for example, by an etch-polymerization step of particle synthesis (see US Pat. No. 7,709,544 and US Pat. No. 7,947,487).

본 발명은 특정 코드화 방법에 제한되지 않는다. 코드화 표시는 가시적 검출 가능 특징부, 예를들면, 색, 겉보기 크기, 또는 가시성 ( 단순히 입자가 특정 조건들에서 보이는지의 여부)일 수 있다. The invention is not limited to any particular encoding method. The coded representation can be a visible detectable feature, such as color, apparent size, or visibility ( ie, simply whether a particle is visible in certain conditions).

다양한 실시예들에서, 도식적 표시들 및/또는 광학적 검출 가능 표시들은 본 발명에서 특히 유용하다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 미국특허번호 7,947,487에서 논의된 도식적 코드화 및 본원에서 개시되는 코드화 (예를들면, 범용 코드화)가 적용된다.In various embodiments, graphical representations and / or optically detectable representations are particularly useful in the present invention. In various embodiments of the present invention, the schematic coding discussed in US Pat. No. 7,947,487 and the coding disclosed herein (eg, general purpose coding) apply.

일부 실시예들에서, 코드화를 위한 도식적 표시는 하나 이상의 공간적 패턴 특징부이거나 이를 포함한다. 일부 실시예들에서, 공간적 패턴 특징부는 다수의 개방 및 폐쇄 코드화 요소들 (elements)을 포함한다. 코드화 요소들은 2-차원 격자에 배열된다. 또한 코드화 요소들은 비-균일 형태들 또는 크기들을 가진다. 소정의 실시예들에서, 공간적 패턴 특징부은 배향 지시자를 더욱 포함한다. In some embodiments, the graphical representation for encoding is or includes one or more spatial pattern features. In some embodiments, the spatial pattern feature includes a number of open and closed coding elements. The coding elements are arranged in a two-dimensional grid. The coding elements also have non-uniform shapes or sizes. In certain embodiments, the spatial pattern feature further includes an orientation indicator.

추가로 또는 달리, 광학적 표시가 본 발명에 따라 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코드화를 위한 광학적 표시는 흡수, 방출, 반사, 굴절, 간섭, 회절, 분산, 산란, 또는 이들의 임의의 조합의 특징부이거나 이를 포함한다. Additionally or alternatively, optical indications can be applied according to the invention. In some embodiments, the optical representation for encoding is or includes a feature of absorption, emission, reflection, refraction, interference, diffraction, dispersion, scattering, or any combination thereof.

일부 실시예들에서, 광학적 표시는 본 발명에 의한 기능성 기질들에 고유하다. 일부 실시예들에서, 광학적 표시는 기능화 기질들에 도입된다. 이러한 도입은 시료와의 접촉 전, 동시, 후에 가능하고, 이러한 접촉으로 신호가 발생되고, 및/또는 이러한 신호가 검출된다. In some embodiments, the optical indication is inherent in the functional substrates according to the present invention. In some embodiments, an optical indication is introduced to the functionalizing substrates. Such introduction is possible before, concurrently and after contact with the sample, with which a signal is generated and / or such a signal is detected.

단지 예시적으로, 기능화 기질은 자체는 검출되지 않지만, 다른 물질과의 추가 작용 및/또는 다른 물질에 의한 변형으로 검출될 수 있는 기능성 물질을 가진다. 일부 실시예들에서, 이러한 기능성 물질은 기질 및 다른 개체들 (entities)과의 결합을 촉진하는 관능성 기 또는 잔기일 수 있다.By way of example only, the functionalizing substrate has no functional substance per se, but has a functional substance that can be detected by further action with and / or modification by another substance. In some embodiments, such functional material may be a functional group or moiety that promotes binding to a substrate and other entities.

따라서, 추가로 또는 달리, 기질 표면은 기능화되어 기질 및 기타 개체들 ( 를들면, 탐침들, 코드화 조제들, 기타 등)과의 결합을 촉진하는 화학적 기능성 물질들이 도입된다. 적합한 기능성 물질들은 공유결합으로 기질들 표면에 도입된다. 일부 실시예들에서, 기능화를 위하여 다양한 기질들과 함께 커플링제들이 이용된다. 예시적 커플링제들은 이관능성, 삼관능성, 고차 관능성 커플링제들을 포함하며, 이들은 MeSiCl3, 디옥틸프탈레이트, 폴리에틸렌-글리콜 (PEG), 기타 등과 같이 본 분야에서 잘 알려져 있다. 일부 실시예들에서, 기질들은, 폴리에틸렌-글리콜 (PEG) 간격자 아암 (arm)을 가진 헤테로이관능성 가교제로 표면에 스트렙타비딘을 공유결합하여 기능화된다. 다양한 기능화 방법들이 본 분야에서 공지되어 있고 본 발명을 구현하기 위하여 사용될 수 있다. Thus, in contrast to the more or, the substrate surface is functionalized with the substrate and other objects are introduced chemically functional materials to promote bonding with (for example, the probe field coded preparation, and so on). Suitable functional materials are introduced covalently to the substrate surfaces. In some embodiments, coupling agents are used with various substrates for functionalization. Exemplary coupling agents include difunctional, trifunctional, higher functional coupling agents, which are well known in the art, such as MeSiCl 3 , dioctylphthalate, polyethylene-glycol (PEG), and the like. In some embodiments, the substrates are functionalized by covalently attaching streptavidin to the surface with a heterobifunctional crosslinker having a polyethylene-glycol (PEG) spacer arm. Various functionalization methods are known in the art and may be used to implement the present invention.

일부 실시예들에서, 기질 표면은, 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들과 같은 개별 핵산 분자들, 코드화 어댑터들 또는 탐침들의 포획 및 고정화를 촉진하기 위한 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들을 도입하여 기능화된다. 일부 실시예들에서, 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들은 핵산 주형 분자들에 존재하는 범용 서열에 상보적인 서열들을 가진다. 예시적 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들은 다양한 개수의 뉴클레오티드들를 가진다. 예를들면, 적합한 올리고뉴클레오티드들은 1-50개의 뉴클레오티드들 (예를들면, 3-40, 3-30, 3-20, 30-15, 3-10, 6-40, 6-30, 6-20, 6-10, 8-30, 8-20, 8-15, 10-30, 10-20, 10-15 뉴클레오티드들)을 가진다. 일부 실시예들에서, 적합한 올리고뉴클레오티드들은 1, 2, 3, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 뉴클레오티드들을 가진다. 적합한 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들을 설계하고 합성하기 위한 다양한 방법들이 본 분야에 알려져 있고 이러한 방법들은 통상의 숙련가의 기술로 구현된다. In some embodiments, the substrate surface is functionalized by introducing capture or anchor oligonucleotides to facilitate the capture and immobilization of individual nucleic acid molecules, encoding adapters or probes, such as single-stranded polynucleotide templates. In some embodiments, the capture or anchor oligonucleotides have sequences that are complementary to the universal sequence present in the nucleic acid template molecules. Exemplary capture or anchor oligonucleotides have varying numbers of nucleotides. For example, suitable oligonucleotides are 1-50 nucleotides (e.g., 3-40, 3-30, 3-20, 30-15, 3-10, 6-40, 6-30, 6-20 , 6-10, 8-30, 8-20, 8-15, 10-30, 10-20, 10-15 nucleotides). In some embodiments, suitable oligonucleotides have 1, 2, 3, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, or 50 nucleotides. Various methods for designing and synthesizing suitable capture or anchor oligonucleotides are known in the art and these methods are implemented by one of ordinary skill in the art.

일부 실시예들에서, 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들은, 예를들면 Lund et al. Nucleic Adds Research, 16: 10861-10880 (1988); Albretsen et al, Anal. Biochem., 189: 40-50 (1990); Wolf et al, Nucleic Acids Research, 15: 2911-2926 (1987); 또는 Ghosh et al, Nucleic Acids Research, 15: 5353-5372 (1987)에 의해 개시된 바와 같이, 개별로 합성되고 기질 표면에 부착된다. In some embodiments, capture or anchor oligonucleotides are described, for example, in Lund et al. Nucleic Adds Research, 16: 10861-10880 (1988); Albretsen et al, Anal. Biochem., 189: 40-50 (1990); Wolf et al, Nucleic Acids Research, 15: 2911-2926 (1987); Or synthesized individually and attached to the substrate surface, as disclosed by Ghosh et al, Nucleic Acids Research, 15: 5353-5372 (1987).

일부 실시예들에서, 결합은 공유적 성질이다. 또 다른 실시예들에서, 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들 및 핵산 주형(들)의 기질과의 공유결합은 가교제 예를들면 l-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드 염산염 (EDC), 숙신산무수물, 페닐디이소티오시안산염 또는 말레산무수물, 또는 헤테로-이관능성 가교제 예를들면 m-말레이미도벤조일-N-히드록시숙신이미드 에스테르 (MBS), N-숙신이미딜[4-요오도아세틸]아미노벤조산염 (SIAB), 숙신이미딜 4-[N-말레이미도메틸]시클로헥산-1-카르복실산염 (SMCC), N-y-말레이미도부티릴옥시-숙신이미드 에스테르 (GMBS), 숙신이미딜-4-[p-말레이미도페닐]부티르산염 (SMPB) 및 해당 술포 (수용성) 화합물들에 의해 유도된다.In some embodiments, the bond is covalent. In still other embodiments, the covalent linkage of the capture or anchor oligonucleotides and the nucleic acid template (s) to the substrate may be a crosslinker such as l-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride (EDC ), Succinic anhydride, phenyldiisothiocyanate or maleic anhydride, or hetero-bifunctional crosslinkers such as m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS), N-succinimidyl [4 Iodoacetyl] aminobenzoate (SIAB), succinimidyl 4- [N-maleimidomethyl] cyclohexane-1-carboxylate (SMCC), Ny-maleimidobutyryloxy-succinimide ester (GMBS ), Succinimidyl-4- [p-maleimidophenyl] butyrate (SMPB) and the corresponding sulfo (water soluble) compounds.

일부 실시예들에서, 화학적 기들 또는 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들을 가지는 기능화 기질이 범용 코드화 및/또는 탐침 영역 기능화에 이용된다. In some embodiments, a functional substrate having chemical groups or capture or anchor oligonucleotides is used for general purpose coding and / or probe region functionalization.

범용 코드화Universal Coding

범용 코드화를 통하여 범용 구조로 기능화 기질들을 제조할 수 있고, 이는 더욱 코드화되어 구분된 동일성을 보이는 구분된 바코드를 가지는 기질 하위집단들을 생성한다. 고도의 다중화 동정인 경우, 이러한 방식은, 각각의 표적에 대하여 기질의 하위집단을 독립적으로 합성하는 것과 비교할 때 제조 시간 및 비용이 절감된다.General purpose coding allows the production of functionalized substrates in a general purpose structure, which results in substrate subgroups with distinct barcodes that are more coded and show distinct identity. In the case of highly multiplexed identification, this approach saves manufacturing time and cost compared to synthesizing a subpopulation of substrates independently for each target.

일부 실시예들에서, 기능화 기질은 하나 이상의 범용 코드화 영역들을 포함한다. 이러한 코드화 영역들은 불활성 또는 비기능화 영역들에 의해 이격된다. 전형적으로, 각각의 범용 코드화 영역은 관능기들을 통한 공유결합에 의해 또는 기능화 표면에 있는 포획 또는 앵커 올리고뉴클레오티드들과의 혼성화 및/또는 연결효소반응에 의해 코드화 어댑터들을 포획하기 위한 하나 이상의 주형들을 가진다. 일부 실시예들에서, 주형은 단일-가닥 폴리뉴클레오티드이거나 이를 포함한다. 예를들면, 이러한 단일-가닥 폴리뉴클레오티드는 원하는 코드화 어댑터와 특이적으로 결합하는 예정 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 일부 실시예들에서, 주형은 스템-루프 구조 (즉, 헤어핀 구조)를 더욱 포함한다. 예정 뉴클레오티드 서열들은, 소정의 실시예들에서, 스템-루프 구조들에 인접하여 주형 및 코드화 어댑터와의 연결효소반응을 촉진시킨다. 이러한 실시예들에서, 주형과 결합하는 코드화 어댑터는 전형적으로 이차 구조를 형성하지 않는다. 일부 실시예들에서, 단일 가닥 주형은 헤어핀 구조를 형성하지 않고, 코드화 어댑터가 그러하다. In some embodiments, the functionalization substrate includes one or more general purpose coding regions. These coding regions are spaced by inactive or non-functionalization regions. Typically, each universal coding region has one or more templates for capturing encoding adapters by covalent linkages through functional groups or by hybridization and / or ligase reaction with capture or anchor oligonucleotides on the functionalized surface. In some embodiments, the template is or comprises a single-stranded polynucleotide. For example, such single-stranded polynucleotides comprise predetermined nucleotide sequences that specifically bind to the desired coding adapter. In some embodiments, the template further comprises a stem-loop structure (ie, a hairpin structure). Predetermined nucleotide sequences, in certain embodiments, promote ligase reactions with template and coding adapters adjacent to stem-loop structures. In such embodiments, the coded adapter that engages the template typically does not form a secondary structure. In some embodiments, the single stranded template does not form a hairpin structure, such as an encoded adapter.

포괄적으로, 임의의 염기 조합들 또는 길이들을 가지는 예정 뉴클레오티드 서열이 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예정 뉴클레오티드 서열의 길이는 1, 2, 3 염기들 또는 그 이상이다. 일부 실시예들에서, 예정 뉴클레오티드 서열의 길이는 4 염기들, 5 염기들, 6 염기들, 7 염기들, 8 염기들, 9 염기들, 10 염기들, 11 염기들, 12 염기들, 13 염기들, 14 염기들, 15 염기들, 20 염기들, 25 염기들 또는 30 염기들 또는 그 이상이다. 일부 실시예들에서, 예정 뉴클레오티드 서열의 길이는 상기 임의의 두 값들 사이의 범위이다. 예정 뉴클레오티드 서열들의 길이는 하나의 기질에 대하여 동일하거나 서로 다를 수 있다. In general, predetermined nucleotide sequences having any base combinations or lengths may be used in accordance with the present invention. In some embodiments, the predetermined nucleotide sequence is 1, 2, 3 bases or more in length. In some embodiments, the length of the predetermined nucleotide sequence is 4 bases, 5 bases, 6 bases, 7 bases, 8 bases, 9 bases, 10 bases, 11 bases, 12 bases, 13 bases. , 14 bases, 15 bases, 20 bases, 25 bases or 30 bases or more. In some embodiments, the length of a predetermined nucleotide sequence is in the range between any two of the above values. The length of the predetermined nucleotide sequences may be the same or different for one substrate.

일부 실시예들에서, 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들이 코드화 어댑터들을 포획하기 위하여 사용될 수 있다. 적합한 코드화 어댑터들은 DNA, RNA, 또는 임의 유형의 핵산 유사체이다. 다양한 실시예들에서, 코드화 어댑터는 단일-가닥 폴리뉴클레오티드이거나 이를 포함한다. 일부 실시예들에서, 코드화 어댑터는 해당 주형의 예정 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 전형적으로, 코드화 어댑터는 30, 25, 20, 18, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 뉴클레오티드들을 가진다. In some embodiments, single-stranded polynucleotide templates can be used to capture coding adapters. Suitable encoding adapters are DNA, RNA, or any type of nucleic acid analog. In various embodiments, the encoding adapter is or comprises a single-stranded polynucleotide. In some embodiments, the encoding adapter comprises a nucleotide sequence that is complementary to the predetermined sequence of the template. Typically, the coding adapter has 30, 25, 20, 18, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, or 1 nucleotides.

일부 실시예들에서, 코드화 어댑터들이, 일단 주형과 연결되면, T4 DNA 연결효소 또는 기타 효소 또는 화학적 커플링으로 주형과 결합된다.In some embodiments, the encoding adapters, once linked with the template, are coupled with the template by T4 DNA ligase or other enzyme or chemical coupling.

코드화 어댑터들은 표지되거나 되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 코드화 어댑터들은 검출 가능 물질 (예를들면, 광학적으로 검출 가능한 물질)로 표지된다. 다양한 검출 가능 물질들이 이용될 수 있고 형광체들, 발색단들, 방사성 동위원소, 양자점들, 나노입자들 및/또는 삽입 DNA/RNA 염료들을 포함한다. 검출 가능 물질들의 추가적 예시는 상기 검출 가능 물질들 절에서 기술된다. Coded adapters may or may not be labeled. In some embodiments, the coding adapters are labeled with a detectable material (eg, optically detectable material). Various detectable materials can be used and include phosphors, chromophores, radioisotopes, quantum dots, nanoparticles and / or insert DNA / RNA dyes. Further examples of detectable materials are described in the Detectable Materials section above.

다양한 실시예들에서, 본 발명에 따라 사용되는 코드화 어댑터들은 표지 및 비표지 코드화 어댑터들의 혼합이다. 일부 실시예들에서, 표지 및 비표지 코드화 어댑터들은 동일하거나 유사한 서열들을 가지고 동일 주형들과 결합한다. 일부 실시예들에서, 표지 코드화 어댑터들 대 비표지 코드화 어댑터 함량을 변경시켜, 영역에서 발생되는 신호 (예를들면 형광)량을 원하는 수준으로 조절할 수 있다. 일부 실시예들에서, 어떠한 어댑터들이 결합되고 각각의 헤어핀 탐침 영역에 연결되는지를 선택적으로 지시하기 위하여 자물쇠 서열이 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 독립적으로 지정 가능한 헤어핀 탐침 영역들의 여러 띠들 (stripes)을 코드화에 이용한다. In various embodiments, the coded adapters used in accordance with the present invention are a mixture of label and unlabeled coded adapters. In some embodiments, labeled and unlabeled encoding adapters have identical or similar sequences and bind to the same templates. In some embodiments, the labeled coded adapters to the unlabeled coded adapter content can be varied to adjust the amount of signal (eg fluorescence) generated in the region to a desired level. In some embodiments, a lock sequence can be used to selectively indicate which adapters are coupled and connected to each hairpin probe region. In this way, various strips of independently assignable hairpin probe regions are used for coding.

일부 실시예들에서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터 신호는 기질의 배향 결정에 사용된다. 일부 실시예들에서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터 신호는 다른 표지 코드화 어댑터들의 검출 가능 신호들을 정규화시키기 위하여 사용된다.In some embodiments, at least one label encoded adapter signal is used to determine the orientation of the substrate. In some embodiments, at least one marker coded adapter signal is used to normalize detectable signals of other label coded adapters.

본원에 기재되는 범용 코드화 방법을 구현할 때 다수의 색들 (또는 포괄적으로 방출 파장들)을 이용할 수 있다. 이것은, 고유 방출 스펙트럼을 가지는 형광체들과 같은 다양한 종들로 변형된 범용 어댑터들의 블렌드를 이용하여 달성된다. 연결효소 믹스 (mix)에 첨가되는 각각의 어댑터 함량에 따라, 가변 함량이 입자에 내장된 주형들에 연결되어, 각각의 코드화 영역에서 다수 "색들"의 수준이 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 하기와 같이 입자들/기질들에 두 형광체들이 사용되어 2-색코드들을 발생시키지만, 더 많은 색들이 용이하게 적용될 수 있다. Multiple colors (or generically emission wavelengths) can be used when implementing the general purpose coding method described herein. This is achieved using a blend of general purpose adapters modified with various species, such as phosphors with inherent emission spectra. Depending on the respective adapter content added to the ligase mix, a variable content can be linked to the templates embedded in the particles, so that the level of multiple "colors" in each coding region can be adjusted. In one embodiment, two phosphors are used in the particles / substrates to generate two-color codes as follows, but more colors can be readily applied.

일부 실시예들에서, 각각의 코드화 영역에서 형광은 여러 수준들로 예를들면, 10 - 20 수준들까지 (예를들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20 수준들까지) 구분될 수 있다. 예를들면, 3개의 코드화 영역들이 사용되고 각각 10 수준들이 구분되는 경우, 1000 (10x10x10)개의 고유 코드들이 가능하다. 추가로 또는 달리, 다수 신호들 (예를들면, 상이한 형광색들)이 코드화에 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 코드화 영역은 서로 구분되는 하나의 신호를 가진다. 일부 실시예들에서, 기질들 및 코드화 어댑터들은, 기질들의 최소한 하나의 코드화 영역이 다수 신호들을 발생시키는 일 유형 이상의 코드화 어댑터들과 부착되도록 설계된다. 일부 실시예들에서, 각각의 코드화 영역은 다수 신호들을 가지고, 코드화 어댑터들 함량을 조절하여, 원하는 신호비로 코드화를 달성한다.In some embodiments, the fluorescence in each coding region is at various levels, for example up to 10-20 levels (eg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, Up to 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20 levels). For example, if three coding regions are used and each of the 10 levels is separated, 1000 (10 × 10 × 10) unique codes are possible. Additionally or alternatively, multiple signals (eg different fluorescent colors) can be used for encoding. In some embodiments, each coding region has one signal that is distinct from one another. In some embodiments, substrates and coding adapters are designed such that at least one coding region of the substrates is attached with one or more types of coding adapters that generate multiple signals. In some embodiments, each coding region has multiple signals and adjusts the coding adapters content to achieve coding at the desired signal ratio.

탐침 영역 기능화Probe Area Functionalization

본 발명에 의해 사용되는 기질은 코드화 영역들과 더불어 하나 이상의 탐침을-가지는 (bearing) 영역들을 포함한다. 범용 코드화 및 탐침 기능화를 위한 두 가지 전형적인 방법들이 도 1도 2에 도시된다. The substrate used by the present invention includes one or more probe-bearing regions in addition to the coding regions. Two typical methods for general purpose coding and probe functionalization are shown in FIGS. 1 and 2 .

일부 실시예들에서, 각각의 탐침 영역은, 예를들면, 연결효소 반응 (ligation)-기반 방법에 따라 관심 탐침들을 부착시키기 위한 앵커들을 가진다. 연결효소 반응은 3 종들 (앵커, 링커, 및 탐침) 또는 2 종들 (헤어핀 앵커 및 탐침)로 수행된다. 3-종들 연결효소반응, 2-종들 연결효소반응, 및 화학적 변형을 적용한 탐침-영역 기능화 방법이 도 3에 도시된다.In some embodiments, each probe region has anchors for attaching probes of interest according to, for example, a ligation-based method. The ligase reaction is carried out in three species (anchors, linkers, and probes) or in two species (hairpin anchors and probes). A probe-region functionalization method employing a 3-species ligase reaction, a 2-species ligase reaction, and a chemical modification is shown in FIG. 3 .

일부 실시예들에서, 탐침 영역 기능화는 카르복실화 기질들에 카르보디이미드 방법으로 아민화 탐침들을 부착시키는 펩티드 결합과 같은 화학적 변형을 포함한다. 기능화를 위한 상세한 예시적 방법들은 하기 실시예 절에 도시된다. In some embodiments, probe region functionalization includes chemical modifications, such as peptide bonds, that attach the amination probes to the carboxylated substrates by the carbodiimide method. Detailed example methods for functionalization are shown in the Examples section below.

본 분야에서 알려진 다양한 방법들로 표적 핵산들에 특이적인 원하는 탐침들이 설계된다. 일부 실시예들에서, 탐침 영역 기능화를 위한 원하는 탐침들은 본원에 기재된 바와 같이 후-혼성 표지화를 위한 핵산 탐침들을 포함한다. Various methods known in the art design the desired probes specific for the target nucleic acids. In some embodiments, the desired probes for probe region functionalization include nucleic acid probes for post-hybrid labeling as described herein.

일부 실시예들에서, 탐침 영역들 및 코드화 영역들은 불활성 영역들에 의해 서로 이격된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 탐침을-가지는 영역들 및 하나 이상의 코드화 영역들은 서로 중첩된다. 일부 실시예들에서, 코드화 및 탐침을-가지는 영역은 동일 영역일 수 있다. In some embodiments, the probe regions and the coding regions are spaced apart from each other by inactive regions. In some embodiments, one or more probe-bearing regions and one or more coding regions overlap each other. In some embodiments, the region having the coding and the probe may be the same region.

일부 실시예들에서, 코드화 영역들 및 탐침을-가지는 영역들에 대하여 상이한 검출 가능 신호들 (예를들면, 상이한 형광색들)이 사용된다. 일부 실시예들에서, 특히, 코드화 영역들 및 탐침을-가지는 영역들이 서로 이격된 경우, 동일 유형의 검출 가능 신호들이 적용된다.In some embodiments, different detectable signals (eg, different fluorescent colors) are used for the coding regions and the probe-bearing regions. In some embodiments, in particular, the same type of detectable signals are applied when the coding regions and the probe-containing regions are spaced apart from each other.

2-종들 기능화에 있어서, 선형 앵커들 및 헤어핀들을 가지는 어댑터들을 사용할 수 있다. 어댑터 및 앵커 종들은 연결효소반응 조건들에서 헤어핀 형성 또는 강하게 결합된 헤어핀들을 최소화하도록 설계된다. 코드화를 위한 검출 가능 물질들은 형광체들, 발색단들, 방사성 종들, 자성 종들, 양자점들, 전도성 물질들, 기타 등을 포함한다. 임의의 개수의 코드화 영역들이 사용되고, 이들이 띠 (strip)로 구성될 필요는 없다. 각각의 코드화 영역에 임의의 개수의 색들 또는 기타 구별 신호들이 포함될 수 있다. 이러한 방법들은 비드들, 평탄 표면들, 겔 패드들, 기타 등을 포함한 기타 기질들에서도 적용될 수 있다. 기질들은 고체, 중합체, 에멀전, 기타 등일 수 있다.In two-piece functionalization, adapters with linear anchors and hairpins can be used. Adapter and anchor species are designed to minimize hairpin formation or tightly bound hairpins under ligase conditions. Detectable materials for encoding include phosphors, chromophores, radioactive species, magnetic species, quantum dots, conductive materials, and the like. Any number of coding regions are used, and they do not need to consist of strips. Each coded region may include any number of colors or other distinctive signals. These methods can also be applied to other substrates, including beads, flat surfaces, gel pads, and the like. Substrates can be solids, polymers, emulsions, and the like.

연결효소 반응 기반의 방법과 더불어, 범용 코드화 및/또는 기능화를 위한 본 방법은 무엇보다도 연결효소들, 중합효소들을 포함한 기타 효소들로 구현될 수 있다. 예를들면, 하기 실험에서 T4 DNA 연결효소가 사용되지만, 올리고뉴클레오티드들을 서로 결합시키는 다른 효소들을 사용할 수 있다. 기타 효소들은 제한적이지 않지만 다른 DNA 연결효소들, RNA 연결효소들, 중합효소들, 기타 등을 포함한다. 약간 다른 방법으로, 또한 중합효소들이 사용되어, 코드화 또는 검출을 위한 기능화 또는 표지화 종들을 위하여 첨가 핵산 탐침들 수단으로 원하는 핵산 주형을 이용하여 올리고뉴클레오티드들을 신장시킬 수 있다 (도 4). 이러한 방법 또는 연결효소반응-기반 방법을 적용하여, 다중 탐침 "앵커들"이 사용될 때 다중 탐침 영역들이 단일 입자에 부가된다. In addition to ligase reaction based methods, the present methods for general purpose coding and / or functionalization can be implemented with other enzymes including, among others, ligases, polymerases. For example, T4 DNA ligase is used in the following experiments, but other enzymes that bind oligonucleotides to each other can be used. Other enzymes include, but are not limited to, other DNA ligases, RNA ligases, polymerases, and the like. Alternatively, polymerases can also be used to stretch the oligonucleotides using the desired nucleic acid template by means of additional nucleic acid probes for functionalized or labeled species for encoding or detection ( FIG. 4 ). Applying this method or a ligase-based method, multiple probe regions are added to a single particle when multiple probe “anchors” are used.

표적 핵산들Target nucleic acids

본원에 기재되는 방법들 및 조성물들은 임의의 핵산들을 검출하기 위하여 적용된다. 포괄적으로, 표적 핵산들은 DNA, RNA 형태, 또는 이들의 임의의 조합이다. 소정의 본 발명 실시예들에서, 표적 핵산은 유전자, 조절 서열, 유전체 DNA, cDNA, mRNA, rRNA, microRNA를 포함한 RNA, 또는 이들의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.The methods and compositions described herein are applied to detect any nucleic acids. In general, the target nucleic acids are DNA, RNA forms, or any combination thereof. In certain embodiments of the invention, the target nucleic acid may be or include a gene, regulatory sequence, genomic DNA, cDNA, mRNA, rRNA, RNA, including microRNA, or any combination thereof.

표적 핵산은, 다양한 실시예들에서, 예를들면, 미생물 또는 감염원을 포함한 생물 유기체에서 발견되는 것, 또는 이들의 임의 자연 발생적, 유전공학적 또는 합성된 성분들이다.Target nucleic acids are, in various embodiments, for example those found in biological organisms, including microorganisms or infectious agents, or any naturally occurring, genetically engineered or synthesized component thereof.

본 발명에 의하면, 제공된 조성물들 및 방법들은 전사 (예를들면, 1차 전사물들, mRNA, 기타 등) 핵산들 정량화에 특히 유용하다. 일부 실시예들에서, 본원에 제공된 방법들은 miRNA를 검출하고 및/또는 정량화하기 위하여 사용된다. miRNA는 인간, 동물, 식물 및 바이러스의 유전체에서 발견된다. 본 발명에 의하면, 표적 핵산은, 일부 실시예들에서, 내인성 헤어핀-형태의 전사물들로부터 발생된 하나 이상의 miRNA이거나 이를 포함한다. 일부 실시예들에서, 표적 핵산은 예를들면, 동물에 있는 RNA 중합효소 II에 의해 긴 1차 전사물들 (pri-microRNA)로서 전사된 하나 이상의 miRNA이거나 이를 포함한다. miRNA 데이터베이스 (http://microrna.sanger.ac.uk/sequences/ftp.shtml)에 현재 총1424개의 인간 miRNA 유전자들이 나열되어 있고, 이것은 단백질-코드화 유전자들의 거의 3%에 달하는 것이다. 많은 miRNA들은 유전자 발현 조절에 중요하다고 여겨진다. 전형적으로, microRNA들은 전구체 형태로 생성되고 전형적으로 전구체 스템-루프 구조의 3' 암 (arm)을 절단하여 성숙체 형태로 진행된다. 따라서, 전구체 microRNA 및 성숙체 microRNA는 동일한 5' 말단을 가지지만 3' 말단은 구별된다. 3' 말단 서열에 상보적인 포획 서열을 설계하여 전구체 종들을 검출함이 없이 성숙 microRNA 종들을 검출하기 위하여 선택적 말단-표지화가 적용될 수 있다. 선택적 말단-표지화의 예시는 실시예 절에 기재된다. In accordance with the present invention, provided compositions and methods are particularly useful for quantifying transcription (eg, primary transcripts, mRNA, etc.) nucleic acids. In some embodiments, the methods provided herein are used to detect and / or quantify miRNAs. miRNAs are found in the genomes of humans, animals, plants and viruses. In accordance with the present invention, the target nucleic acid, in some embodiments, is or comprises one or more miRNAs generated from endogenous hairpin-form transcripts. In some embodiments, the target nucleic acid is or includes one or more miRNAs transcribed as long primary transcripts (pri-microRNAs), for example, by RNA polymerase II in an animal. The miRNA database ( http://microrna.sanger.ac.uk/sequences/ftp.shtml ) currently lists a total of 1424 human miRNA genes, representing nearly 3% of protein-encoding genes. Many miRNAs are considered important for controlling gene expression. Typically, microRNAs are produced in precursor form and typically proceed to mature form by cleaving the 3 'arm of the precursor stem-loop structure. Thus, precursor microRNA and mature microRNA have the same 5 'end but the 3' end is distinct. Selective end-labeling can be applied to detect mature microRNA species without designating a capture sequence complementary to the 3 'end sequence to detect precursor species. Examples of selective end-labeling are described in the Examples section.

임의의 다양한 생물학적 시료들이 본원에 기재된 방법들을 적용하기에 적합하다. 일반적으로, 핵산들 함유하는 임의의 생물학적 시료들 (예를들면, 세포, 조직 등)이 이용될 수 있다. 생물학적 시료들 유형은 제한적이지 않지만 세포들, 조직, 전혈, 혈장, 혈청, 요, 대변, 타액, 제대혈, 융모막 융모 시료들 양수, 및 자궁경부 세척액을 포함한다. 임의의 유형의 조직 생검체들도 사용될 수 있다. 임의의 상기 생물학적 시료들의 세포배양액들 예를들면, 융모막 융모 배양액, 양수 및/또는 양수세포 배양액, 혈액 세포 배양액 (예를들면, 림프구 배양액), 기타 도 본 발명의 방법들에 의해 사용 가능하다. 일부 실시예들에서, 생물학적 시료들은 질환 세포들 예를들면 암 또는 종양 세포들을 포함한다.Any of a variety of biological samples are suitable for applying the methods described herein. In general, any biological samples containing nucleic acids (eg, cells, tissues, etc.) may be used. Biological sample types include, but are not limited to, cells, tissue, whole blood, plasma, serum, urine, feces, saliva, umbilical cord blood, chorionic villus amniotic fluid samples, and cervical lavage fluid. Any type of tissue biopsy may be used. G. In cell culture of any of the above biological samples such as chorionic villus culture, positive and / or positive cell culture medium, blood culture medium (e.g., a lymphocyte culture), and so on also can be used by methods of the present invention . In some embodiments, biological samples include diseased cells, such as cancer or tumor cells.

따라서, 본 발명에서 적합한 전형적인 생물학적 시료는 비균질 핵산들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 생물학적 시료는 상이한 유형의 세포들 (예를들면, 정상 세포들 및 질환 세포들 예를들면 종양 세포들)로부터 얻은 핵산들의 혼합물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 생물학적 시료 (예를들면, 혈액, 혈청 또는 혈장)는 모체 핵산들 및 태아 핵산들의 혼합물을 포함한다. Thus, typical biological samples suitable in the present invention include heterogeneous nucleic acids. In some embodiments, the biological sample comprises a mixture of nucleic acids obtained from different types of cells (eg, normal cells and disease cells such as tumor cells). In some embodiments, the biological sample (eg, blood, serum or plasma) comprises a mixture of maternal nucleic acids and fetal nucleic acids.

일부 실시예들에서, 본 발명은 생물학적 시료에서 낮은 수도 (low abundance)로 또는 희귀 현상들로 존재하는 표적 핵산을 검출하기 위하여 사용된다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 의해 검출될 수 있는 표적 핵사은 0.1 amol - 10,000 amol 범위의 농도로 존재한다. 일부 실시예들에서, 표적 핵산 농도는 10,000 amol 이하, 5,000 amol 이하, 1,000 amol 이하, 800 amol 이하, 600 amol 이하, 400 amol 이하, 200 amol 이하, 100 amol 이하, 50 amol 이하, 40 amol 이하, 30 amol 이하, 20 amol 이하, 10 amol 이하, 또는 1 amol 이하로 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 의해 검출되는 표적 핵산 함량은 생물학적 시료에서 총 핵산들의 1% 이하 (예를들면, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001%, 0.0001% 이하)이다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 의해 검출되는 표적 핵산 함량은 생물학적 시료에서 총 핵산들의 1% 이하 (예를들면, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001%, 0.0001% 이하)이다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 의해 검출되는 표적 핵산 함량은 생물학적 시료에서 총 핵산들의 백만분의 1 이하이다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 의해 검출되는 표적 핵산 함량은 생물학적 시료에서 총 핵산들의 천만분의 1 이하이다. 표적 핵산은 조질 시료에서 검출되거나 분리 또는 정제 시료로서 검출될 수 있다. In some embodiments, the present invention is used to detect target nucleic acids present in low abundance or in rare phenomena in a biological sample. In some embodiments, target nucleus detectable by the method of the present invention is present at a concentration in the range of 0.1 amol-10,000 amol. In some embodiments, the target nucleic acid concentration is at most 10,000 amol, at most 5,000 amol, at most 1,000 amol, at most 800 amol, at most 600 amol, at most 400 amol, at most 200 amol, at most 100 amol, at most 50 amol, at most 40 amol, Up to 30 amol, up to 20 amol, up to 10 amol, or up to 1 amol. In some embodiments, the target nucleic acid content detected by the method of the invention is 1% or less (eg, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001%, 0.0001% or less) of total nucleic acids in a biological sample. In some embodiments, the target nucleic acid content detected by the method of the invention is 1% or less (eg, 0.5%, 0.1%, 0.01%, 0.001%, 0.0001% or less) of total nucleic acids in a biological sample. In some embodiments, the target nucleic acid content detected by the method of the present invention is no more than one millionth of the total nucleic acids in the biological sample. In some embodiments, the target nucleic acid content detected by the method of the present invention is less than one tenth of the total nucleic acids in the biological sample. The target nucleic acid can be detected in the crude sample or as an isolated or purified sample.

스캐닝 및 정량화Scanning and Quantification

본원에 기재되는 기질 또는 대상체는 다양한 방법들을 이용하여 특성화될 수 있다. 특히, 유체 유동 스캐닝 및/또는 정적 영상화를 이용한 다양한 방법들로 표적 핵산과 결합된 기질을 검출 및/또는 표적 핵산 함량을 결정할 수 있다. 전형적으로, 기질들에 부착된 표적 핵산은 신호들을 검출하여 결정된다. 본 발명에 의하면, 표적 핵산을 "표시하는" 신호들은 표적 핵산이 부착된 기질 또는 기질 상의 위치의 식별과 일반적으로 연관된다. 예를들면, 탐침들 또는 표적들을 가지는기질의 하나 이상의 코드화 영역들을 표시하는 신호들과 연관된 하나 이상의 검출 가능하게 표지된 탐침들 또는 표적들로부터 신호들이 발생된다. The substrate or subject described herein can be characterized using a variety of methods. In particular, various methods using fluid flow scanning and / or static imaging can detect the substrate bound to the target nucleic acid and / or determine the target nucleic acid content. Typically, the target nucleic acid attached to the substrates is determined by detecting signals. In accordance with the present invention, signals that “mark” the target nucleic acid are generally associated with the identification of the substrate to which the target nucleic acid is attached or the location on the substrate. For example, signals are generated from one or more detectably labeled probes or targets associated with signals indicating one or more encoded regions of a substrate having probes or targets.

일부 실시예들에서, 표적 핵산들을 표시하는 신호들은 기질의 식별을 표시하는 신호들과 일반적으로 구분된다. 일부 실시예들에서, 표적 핵산들에 특이적인 탐침들 또는 범용 어댑터들 및 코드화 영역들을 위한 코드화 어댑터들은 구별되는 검출 가능 신호들로 표지된다. 예를들면, 표적 핵산에 특이적인 탐침들 또는 범용 어댑터들은 코드화 영역들이 표지된 형광물질의 것과는 상이한 방출 스펙트럼 (, 색 및 파장)을 가지는 형광물질로 표지된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 본 발명의 기질 (예를들면, 입자들)는 하나 이상의 여기원들 (excitation sources) 및 검출기들 (참고 도 5)이 관여되는 다중-스캐닝 시스템을 이용하여 스캐닝될 수 있다.In some embodiments, the signals indicative of the target nucleic acids are generally distinguished from the signals indicative of the identification of the substrate. In some embodiments, probes specific to target nucleic acids or universal adapters and encoding adapters for encoding regions are labeled with distinct detectable signals. For example, probes or universal adapters specific for the target nucleic acid are labeled with a phosphor having a different emission spectrum ( ie , color and wavelength) than that of the fluorescent labeled region. Thus, in some embodiments, a substrate (eg, particles) of the present invention may be scanned using a multi-scanning system involving one or more excitation sources and detectors (see FIG. 5 ) . Can be.

일부 실시예들에서, 단색 스캐닝이 적용된다. 개별 "코드" 및 "탐침" 영역들을 표시하는 신호들이 각각 기질 (예를들면, 입자들)를 식별하고 표적들을 포획하기 위하여 사용된다. 예로써 하기 상세하게 기술되는 입자들을 이용하여, 입자의 코드화 영역들 (예를들면, 담지 (bearing) 구멍들, 띠들, 코드화 어댑터들 및/또는 이들의 조합)에서 나오는 신호 패턴들은 특정 입자에서 탐침(들)을 식별하기 위한 도식적 다중 바코드의 기반을 구성한다. 일부 실시예들에서, 구들의 광학적 코드화를 이용하는 종래 비드-기반 시스템들과는 달리, 입자들이 다수의 구분된 영역들을 가지는 구조로 인하여 단색 스캐닝이 가능하고, 단지 하나의 여기원 및 하나의 검출기가 요구된다. 일부 실시예들에서, 입자들은 다양한 형광 강도들 (하나 이상의 파장들), 광학 특성들, 치수들, 등을 가지는 도식적 특징부 (예를들면, 띠들, 구멍들, 또는 기타 등)를 가질 수 있다 (참고 도 6).In some embodiments, monochrome scanning is applied. Signals representing separate “code” and “probe” regions are used to identify substrates (eg, particles) and to capture targets, respectively. By way of example, using the particles described in detail below, signal patterns from the coding regions (eg, bearing holes, bands, coding adapters and / or combinations thereof) of the particle may be probed at a particular particle. It forms the basis of the schematic multiple barcodes for identifying (s). In some embodiments, unlike conventional bead-based systems using optical coding of spheres, monochromatic scanning is possible due to the structure in which the particles have a plurality of discrete regions, and only one excitation source and one detector are required. . In some embodiments, particles may have schematic features (eg, bands, holes, or the like) having various fluorescence intensities (one or more wavelengths), optical properties, dimensions, and the like. (Reference figure 6 ).

더욱 상세하게 하기되는 스캐닝 및 정량화 과정을 보이기 위하여 예로써 입자들이 사용된다. 그러나, 본원에 기재되는 방법들은 다양한 기타 유형의 기질들 또는 대상체에 적용될 수 있다. Particles are used by way of example to show the scanning and quantification process which is described in more detail below. However, the methods described herein may be applied to various other types of substrates or subjects.

입자들 조사Particles investigation

일부 실시예들에서, 본 발명은 다중 기능성 대상체 (예를들면, 입자들)를 특성화하는 방법을 제공하며 (a) 각각이 일련의 현상들 (events)로서 검출될 수 있는 하나 이상의 조사 영역들을 가지는 다수의 대상체(예를들면, 입자들)를 조사하는 단계; (b) 각각의 현상이 예정 촉발 역치 이상에서 검출될 수 있는 각각의 조사 영역에 해당하는 다수 현상들을 기록하는 단계; (c) 다수 현상들을 분류하는 단계, 및 (d) 분류된 현상들에 따라 다수의 대상체를 특성화하는 단계를 포함하는 하나 이상의 단계들로 구성된다. In some embodiments, the present invention provides a method of characterizing multiple functional objects (eg, particles), wherein (a) each has one or more irradiated areas that can be detected as a series of events. Irradiating a plurality of objects (eg, particles); (b) recording a number of phenomena corresponding to each irradiated area where each phenomena can be detected above a predetermined trigger threshold; (c) categorizing the plurality of phenomena, and (d) characterizing the plurality of objects according to the categorized phenomena.

일부 실시예들에서, 입자들은 정적 또는 유체 유동 설정에서 영상분석을 이용하여 조사된다. 높은 처리율 적용을 위하여, 바람직하게는 현존 상업적 장비를 이용하여 입자들을 신속하게 스캐닝하는 것이 바람직하다. 예를들면, 형광 표지화 비드들 및 입자들의 유체 유동 분석에 있어 입자 정렬, 정밀한 조도 (illumination), 및 정확한 형광 방출 정량화를 제공하는 유세포분석기는 특히 유용하다. 일부 실시예들에서, 유세포분석기와 같이 상업적으로 입수되거나 주문 설계되는 유체 유동 기구를 이용하여 스캐닝될 수 있는 코드화 다중 기능성 입자들이 설계된다. In some embodiments, particles are irradiated using image analysis in a static or fluid flow setting. For high throughput applications, it is desirable to quickly scan the particles, preferably using existing commercial equipment. For example, flow cytometers that provide particle alignment, precise illumination, and accurate fluorescence emission quantification are particularly useful for fluid flow analysis of fluorescently labeled beads and particles. In some embodiments, encoded multi-functional particles are designed that can be scanned using a commercially available or custom-designed fluid flow mechanism, such as a flow cytometer.

일부 실시예들에서, 유체 유동 스캐닝에 적합한 입자들은 조사 구역을 유동 통과하는 일련의 세포들 (예를들면, 2, 3, 4, 5, 또는 이상)을 모방하여 제조된다. 특정 실시예들에서, 적합한 입자들의 바깥 영역들 (예를들면, 말단 양 영역들)은 코드화 영역들이고, 하나 이상의 안쪽 영역들은 표적이 포획되는 탐침들을 가진다. 코드화 영역 및 탐침 영역 각각이 개별적으로 검사되고 (예를들면, 순차적으로 또는 비-동시 다발적으로) 각각의 영역을 조사 영역이라고도 칭한다. 특정 실시예들에서, 다수의 조사 영역들을 가지는 막대-형태 입자들은 표준 세포분석 신호 처리를 이용하여 "현상들"이 기록된다. 이러한 현상들의 순서 및 시간-근접성을 분석하여, 어떤 것이 동일 입자에 속하는 것인지를 추론할 수 있다. 이후 이러한 현상들을 분석하여 입자를 복호하고 탐침 영역에 결합된 표적을 정량한다. 형광, 광 산란, 발광, 기타 등을 이용하여 신호 정량화가 달성된다.In some embodiments, particles suitable for fluid flow scanning are produced by mimicking a series of cells (eg, 2, 3, 4, 5, or more) that flow through an irradiation zone. In certain embodiments, the outer regions (eg, terminal both regions) of suitable particles are coding regions, and one or more inner regions have probes to which the target is captured. Each of the coding region and the probe region are individually examined (eg, sequentially or non-simultaneously) and each region is also referred to as an irradiation region. In certain embodiments, rod-shaped particles having multiple irradiation areas are recorded "phenomena" using standard cytometry signal processing. By analyzing the order and time-proximity of these phenomena, one can infer which belongs to the same particle. These phenomena are then analyzed to decode the particles and quantify the target bound to the probe area. Signal quantification is achieved using fluorescence, light scattering, luminescence, and the like.

전형적으로, 표준 세포분석 소프트웨어를 이용하여 미처리 신호가 세포분석기 검출기 (또는 신호 처리 보드)에서 획득된다. 이후 주문 소프트웨어를 이용하여 신호를 처리하여 표준 유세포분석 (FCS) 파일들을 가져와 현상들을 입자들 및 해당 탐침 및 코드화 영역들로 재구성한다. Typically, raw signals are obtained at the cytometer detector (or signal processing board) using standard cytometry software. Signals are then processed using custom software to import standard flow cytometry (FCS) files and reconstruct the phenomena into particles and corresponding probes and coding regions.

다양한 유-세포분석기 및 기타 유체 유동 판독 기구들이 본 발명에 의해 사용될 수 있고, 다양한 상업적 입수 가능한 유 -세포분석기 및 주문 설계 기구들이 포함된다. 예시적으로 적합한 유세포분석기들은 제한적이지 않지만 세포분석기들 중에서 Millipore Guava 8HT, Guava 5HT, Accuri C6, BD FACSCalibur를 포함한다. Various flow cytometers and other fluid flow reading instruments may be used by the present invention, and various commercially available flow cytometers and custom design instruments are included. Exemplary suitable flow cytometers include, but are not limited to, Millipore Guava 8HT, Guava 5HT, Accuri C6, BD FACSCalibur.

다중-현상 입자들Multi-Phenomena Particles

비-제한적 예시로서, 입자가 세포분석기의 유동셀을 주행할 때, 조명점으로 입자는 여기되고 검출기들이 사용되어 조명의 정방향 산란 및 측방향 산란, 및 다양한 방출광 파장들을 포함한 여러 파라미터를 감시한다. 촉발 채널에서 이들 파라미터의 하나에 대한 역치를 설정하여, 사용자는 세포분석기 소프트웨어가 현상들로서 기록하는 경우들을 정의할 수 있다. 촉발 채널에 있는 검출기 신호가 사용자가 설정한 역치 수준을 초과하면, 세포분석 하드웨어 및 소프트웨어는 현상을 기록하기 시작하고 -촉발 신호가 역치 이상을 유지할 때 각각의 검출기로부터 최대 신호 크기 및 적분 면적 측정한다. 전형적으로 현상이 일어날 때의 현상 폭 및 시간-스탬프와 함께 각각의 채널에서 관찰되는 높이 및 면적으로 현상들이 보고된다.As a non-limiting example, when a particle travels through the flow cell of the cytometer, the particle is excited to an illumination point and detectors are used to monitor various parameters including forward and lateral scattering of illumination, and various emission wavelengths. . By setting a threshold for one of these parameters in the trigger channel, the user can define the cases in which the cytometer software records as events. If the detector signal in the trigger channel exceeds the threshold level set by the user, the cytometry hardware and software begin recording the phenomenon and measure the maximum signal magnitude and integral area from each detector when the trigger signal remains above the threshold. . Typically the phenomena are reported with the height and area observed in each channel along with the development width and time-stamp when the phenomenon occurs.

전형적으로, 단일 입자 또는 비드는 단일 현상으로 기록된다. 그러나, 다양한 실시예들에서, 본 발명에 의한 다수의 기능성 영역들을 가지는 입자들 (예를들면, 막대-형태 입자들)은 일련의 구분된 현상들로 판독된다. 이것은, 불활성 영역들 (예를들면: 비-형광)에 의해 이격되는 기능성 영역들 (예를들면: 형광)을 가지는 입자들을 이용하여 달성된다. 역치-촉발 개체들을 입자들의 기능성 영역들에 포함시키지만 불활성 영역들에는 포함시키지 않으면, 전형적인 세포분석 신호 처리 소프트웨어는 기능성 영역들을 이산 현상들로서 기록한다. 이것은, 산란 또는 형광을 유발하는 개체들을 이용하여 달성될 수 있다. 이러한 개체들은 미세입자들, 나노입자들, 반사성 단량체들, 금속성 재료들, 형광-표지 단량체들, 양자점들, 형광 염료들, 탄소 나노튜브들, 액정들, 및 본원에 기재되는 다양한 검출 가능 개체들을 포함한다. Typically, single particles or beads are recorded as a single phenomenon. However, in various embodiments, particles having multiple functional regions (eg, rod-shaped particles) according to the present invention are read out as a series of distinct phenomena. This is accomplished using particles having functional regions (eg fluorescence) spaced by inactive regions (eg non-fluorescence). If the threshold-triggered individuals are included in the functional areas of the particles but not in the inactive areas, a typical cytometry signal processing software records the functional areas as discrete phenomena. This can be accomplished using individuals that cause scattering or fluorescence. Such entities include microparticles, nanoparticles, reflective monomers, metallic materials, fluorescently-labeled monomers, quantum dots, fluorescent dyes, carbon nanotubes, liquid crystals, and various detectable entities described herein. Include.

실시예 절에서 표준 세포분석 (실시예 9)으로부터 이러한 방식의 동작 및 구분을 보이는 예가 제공된다. 특정 유세포분석을 이용한 입자 스캐닝 실시예가 실시예 10에 제공된다.In the Examples section, examples are provided that demonstrate this manner of operation and differentiation from standard cell assays (Example 9). Particle scanning examples using specific flow cytometry are provided in Example 10.

데이터 분석Data Analysis

데이터 분석을 위하여, 현상들을 입자들로 분류하고, 입자들을 배향 (orient), 필요하다면 표준에 대하여 형광을 정규화하고, 각각의 코드 및 탐침 영역에서 형광, 산란, 또는 현상 폭을 정량하는 알고리즘을 만든다. 이후 각각의 입자에 대한 해당 코드에 신뢰수준이 주어지고, 예정된 신뢰수준으로 호출되지 않는 것들은 분석에서 제외된다. 이후 탐침 영역에서의 형광은 분석 시료에 존재하는 표적 함량 결정에 사용된다. 이러한 시스템은 스캐닝 과정 또는 이후 분석을 수행한 소프트웨어를 이용하여 쉽게 자동화될 수 있다.For data analysis, we create algorithms that classify phenomena into particles, orient particles to normalize fluorescence against a standard if necessary, and quantify fluorescence, scattering, or development width in each code and probe region. . The confidence level is then given to the code for each particle, and those that are not called with the intended confidence level are excluded from the analysis. The fluorescence in the probe area is then used to determine the target content present in the assay sample. Such a system can be easily automated using software that has performed the scanning process or subsequent analysis.

현상들 분류Classification of phenomena

일부 실시예들에서, 현상들은 시공간적 근접성에 기반하여 분류된다. 일부 실시예들에서, 현상들은 각각의 현상에 대하여 측정된 특성들 패턴들에 기반하여 분류된다. In some embodiments, phenomena are classified based on spatiotemporal proximity. In some embodiments, phenomena are classified based on the patterns of characteristics measured for each phenomena.

전형적으로, 세포분석기에 의해 기록된 각각의 현상에는, 각각의 세포분석에서 유동속도에 기반하여 예를들면, 1ms의 예정 분해능으로 타임 스탬프가 주어진다. 예를들면, 입자들은 전형적으로 유동셀을~1m/s 속도로 이동하므로, 길이가 200?인 입자들을 조사하는 시간은 ~0.2ms 지속된다. 따라서, 단일 다중 기능성 입자에서 기록된 두 현상들이 동일한 타임 스탬프에 나타날 것이 예상된다. Typically, each phenomenon recorded by the cytometer is given a time stamp, for example, with a predetermined resolution of 1 ms, based on the flow rate in each cell assay. For example, particles typically move the flow cell at a rate of ˜1 m / s, so the time to irradiate particles of 200 ° length lasts ˜0.2 ms. Thus, it is expected that two phenomena recorded in a single multi functional particle appear in the same time stamp.

일부 실시예들에서, 데이터 획득 과정에서 보정 비드들이 상당히 무작위로 스캐닝된다. 전형적으로, 보정 비드들에 대하여 최소한 하나의 현상이 기록된다. 그러나 다중 기능성 입자들은, 전형적으로 타임 스탬프 당 둘 또는 넷 현상들의 집단을 보이며, 이것은 각각의 입자가 두 현상들로 판독된다는 이론에 잘 맞는다. 또한, 현상 대 시간 도표로부터 각각의 타임 스탬프 과정에서, 높은 및 낮은 수준의 형광 판독이 있다는 것이 명백하게 보여진다. 입자들은 FL-2 채널에서 하나의 밝은 및 하나의 희미한 형광 영역을 가지도록 설계되었고, 이것 역시 각각의 입자가 2개의 이산 현상들로 판독된다는 이론을 지지하는 것이다. 이러한 방식은 또한 입자 당 셋 이상의 T현상들에 적용될 수 있다. 각각의 영역/현상은 형광 수준, 정방향 또는 측방향 산란, 및 폭에 있어서 가변적이다.In some embodiments, correction beads are scanned at random in the data acquisition process. Typically, at least one phenomenon is recorded for the calibration beads. Multifunctional particles, however, typically exhibit a group of two or four phenomena per time stamp, which fits well with the theory that each particle is read into two phenomena. It is also clearly seen that there is a high and low level of fluorescence reading in each time stamping process from the development versus time plot. The particles were designed to have one bright and one faint fluorescence region in the FL-2 channel, which also supports the theory that each particle is read out with two discrete phenomena. This approach can also be applied to more than three T phenomena per particle. Each region / phenomena is variable in fluorescence level, forward or lateral scattering, and width.

다수의 형광체들의 구분된 수준들을 다중 기능성 입자들 각각의 코드 영역에 포함하는 것이 가능하다. 기술 검증으로, 일단에 단일 60mm 코드화 영역을 가지는 막대-형태 입자들, 200x35x30mm을 사용하였다. 코드화 영역을 Cy3 및 Cy5 형광 염료들의4개의 구분된 수준들을 이용하여 표지하였다. 입자들을 유속 100ml/분, 코어 크기 40mm, 및 FL4에서의 역치5000인 Accuri C6 세포분석기로 분석하였다. 결과는 도 7에 도시된다.It is possible to include discrete levels of multiple phosphors in the code region of each of the multifunctional particles. As a technical verification, rod-shaped particles, 200 × 35 × 30 mm, with a single 60 mm coding area at one end were used. The encoded region was labeled using four distinct levels of Cy3 and Cy5 fluorescent dyes. Particles were analyzed with an Accuri C6 cytometer at a flow rate of 100 ml / min, core size of 40 mm, and a threshold of 5000 at FL4. The results are shown in FIG.

도 7의 도표는 다중 기능성 입자들 각각의 코드화 영역에서 구분된 형광 지문이 생성될 수 있다는 것을 보인다. 데이터 점들의 각 집단은 구분된 코드를 나타낸다.The diagram of FIG. 7 shows that distinct fluorescent fingerprints can be generated in the coding region of each of the multifunctional particles. Each group of data points represents a separate code.

미처리 신호 판독Raw signal reading

일부 실시예들에서, 표준 유세포분석기들에서 다중 기능성 입자들을 조사하는 것은 세포분석기 검출기로부터 신호를 획득하는 것이고, 이후 장비의 펌웨어 및 주문형 소프트웨어로 현상들로 처리되어 입자들 스캔 식별, 배향 및 분석이 이루어진다. In some embodiments, investigating multi-functional particles in standard flow cytometers is to obtain a signal from a cytometer detector, which is then processed into phenomena with the instrument's firmware and custom software to ensure particle scan identification, orientation, and analysis. Is done.

일부 실시예들에서, 스캐닝 처리로 생성된 미처리 데이터 파일들 (예를들면, 2천만 점들/스캔)은 개별 입자 표시들 분리, 각각의 입자에 의해 표시되는 코드 식별, 및 결합 표적 함량 정량화를 위하여 설계된 맞춤형 작성된 MATLAB 알고리즘으로 분석된다. 알고리즘은 5 s 내에 50-ul 시료들 스캔을 처리하였고, 본 방식은 고효율 적용분야에 적합하다. 처음 필터 단계에서, 알고리즘은 역치 전압을 초과하는 스캔 부분들을 추출하고 각각의 추출 구역에 대하여 입자 표시로 식별되는 특성 여부를 조사한다. 형광 코드 영역 특정 특성들을 기준점들로 이용하여, 고-신뢰도로 각 입자 속도에 대한 추정치가 결정되고 5개의 코드 구멍들에 대한 골 (trough) 위치들을 정확히 찾아내기 위하여 활용된다. 입자 배향 (, 탐침- 또는 코드-우선)은 불활성 완충 영역과 경계를 이루는 고정-값 "3" 구멍을 이용하여 설정되었다. 골 깊이로부터 초기 코드 식별이 계산된 후, 동일 수준으로 지정된 구멍들의 골 깊이 표준 편차를 측정하여2차 검토되고 필요하다면 보정이 이루어진다. 최종 복호 단계에서, 골 깊이 및 할당 수준 사이 상관 선형도를 계산하여 입자에 대한 신뢰 점수가 계산된다. 피어슨 계수가 0.97이하이면 입자 복호화 현상이 거절된다.In some embodiments, the raw data files generated by the scanning process ( eg , 20 million dots / scan) are separated for separate particle markings, code identification indicated by each particle, and binding target content quantification. Designed and analyzed by a custom written MATLAB algorithm. The algorithm processed a scan of 50-ul samples in 5 s, and the method is suitable for high efficiency applications. In the first filter step, the algorithm extracts scan portions that exceed the threshold voltage and examines whether each feature is identified by the particle representation for the extraction zone. Using fluorescence code region specific properties as reference points, an estimate for each particle velocity with high-reliability is determined and utilized to pinpoint trough positions for five code holes. Particle orientation ( ie , probe- or cord-first) was set using fixed-value “3” holes bounded by inert buffer regions. After the initial code identification is calculated from the bone depth, the bone depth standard deviation of the designated holes at the same level is measured and secondary reviewed and corrected if necessary. In the final decoding step, the confidence score for the particle is calculated by calculating the correlation linearity between bone depth and allocation level. If the Pearson coefficient is 0.97 or less, particle decoding is rejected.

결합 표적 함량을 계산하기 위하여, 측정된 입자 속도를 이용하여 탐침 영역 중앙 위치를 추론한다. 간단하게는, 검색창을 이용하여 본 영역에서 스캔을 검사하고, 표적-결합 현상과 상관될 수 있는 국부적 최대치를 식별하기 위하여 검색한다. 최대치가 발견되면, 스캔 프로필을 따르는 검색창 위치는 두 개의 끝점들이 신호 진폭에서 충분히 닫힐 때까지 조정되어, 정량화 목적으로 평균화되는 거의 대칭적 최대 부분이 선택된다. 최대치가 발견되지 않는 경우에는, 검색창 없이 탐침 중앙에 대한 본래 추정치를 이용하여 평균 신호를 계산한다. 주어진 탐침 서열 및 배양 조건에 대한 배경을 계산하기 위하여, 예를들면, 상기 절차에 의한 miSpike 표적 100 amol만의 존재에서 동일 합성 분량들의 입자들이 배양된다. 본 방법은 표지화 과정에서 사용되는 PEG 지지체 및 범용 어댑터로부터 유발되는 탐침-의존성 배경 측정치를 제공한다. 또한, 모든 코드 식별 및 표적 수준들 계산시에, 표적 수준이 본 탐침과 연결되는 표적 수준들로 이루어진 데이터 집합의 3/4 분위수 상부 또는 1/4 분위수 하부 1 사분위수 범위보다 크다면 입자는 고려되지 않는다. In order to calculate the binding target content, the measured particle velocity is used to infer the probe region center position. For simplicity, a search box is used to examine the scan in this area and search to identify local maximums that can be correlated with the target-binding phenomenon. If a maximum is found, the search window position along the scan profile is adjusted until the two endpoints are sufficiently closed at the signal amplitude, so that the nearly symmetric maximum portion that is averaged for quantification purposes is selected. If no maximum is found, the mean signal is calculated using the original estimate for the probe center without a search box. To calculate the background for a given probe sequence and culture conditions, for example, the same synthetic portions of particles are cultured in the presence of only 100 amol of miSpike target by the above procedure. The method provides probe-dependent background measurements derived from the PEG support and universal adapters used in the labeling process. In addition, in all code identification and target level calculations, particles are considered if the target level is greater than the 3/4 quartile upper or quartile lower 1 quartile range of the data set consisting of target levels associated with the probe. It doesn't work.

입자 스캐닝 및 정량화에 대한 다양한 실시예들이 실시예들 절에 제공된다. 추가적인 스캐닝 및 정량화 방법들은 본원에 전체가 포함되는 동일자 국제출원된 명칭 "스캐닝 다중 기능성 입자들"에 기재된다. Various embodiments for particle scanning and quantification are provided in the Examples section. Additional scanning and quantification methods are described in the same international application name "Scanning Multi Functional Particles", which is incorporated herein in its entirety.

기타 Etc 실시예들Examples

상기 실시예들에 대한 여러 변형들 및 대안들이 존재한다. 막대-형태 입자들이 상기 실시예들로 사용되지만, 많은 기타 형태들을 가지는 대상체 또는 입자들 역시 스캐닝하기 위하여 본 발명이 적용될 수 있다. 예를들면, 입자들은 이방성일 수 있고, 일측에 머리를 가질 수 있고, 둥근 형태들을 포함하고, 구멍들을 가지는 등의 경우가 있다. 일부 실시예들에서, 긴 핵산들, DNA 사슬접기, 자기-조립화 구조들, 생물학적 유기체들, 끈-유사 대상체, 리본-유사 대상체, 기타 등을 포함한 다양한 다중 기능성 개체들을 스캐닝하기 위하여 본 발명이 적용될 수 있다. 또한, 각각의 현상에 대하여 세포분석기에 의하여 기록된 높이, 면적, 폭, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 임의의 정보 조합이 코드화 또는 표적 정량화에 사용될 수 있다.There are several variations and alternatives to the above embodiments. Although rod-shaped particles are used in the above embodiments, the present invention can be applied to scan objects or particles having many other shapes as well. For example, particles may be anisotropic, have a head on one side, include round shapes, have holes, and the like. In some embodiments, the invention is directed to scanning a variety of multi-functional entities including long nucleic acids, DNA chainfolds, self-assembled structures, biological organisms, string-like objects, ribbon-like objects, etc. Can be applied. In addition, any combination of information, including height, area, width, or any combination thereof, recorded by the cytometer for each phenomenon can be used for encoding or target quantification.

기타 상업적으로 입수 가능한 장치들이 다중 기능성 영역들을 가지는 입자들을 판독할 수 있고 본 발명을 구현하기 위하여 사용된다. 하나의 예는 쿨터계수기와 같은 유체 채널의 전기전도도, 또는 전기저항 변화를 측정할 수 있는 장치이다. 이러한 시스템들의 검출기에 의한 입자에 의해 발생된 전류 또는 전압은 입자 크기, 형태, 화학 조성, 또는 표면 특성들을 특성화하기 위하여 사용될 수 있다. 추가로, 유동 입자들에 대한 높은 분해능의 가시화를 제공하는 레이저-스캐닝 세포분석기 (LSC)가 사용되어 여러 기능화 영역들을 가지는 입자들의 식별 영역들 및 탐침 영역들을 식별할 수 있다. 이러한 LSC 시스템들은 예를들면 CompuCyte 회사에서 상업적으로 입수된다. 또한 세포들/입자들이 통과할 때 영상화하는 상업적인 세포분석기들 (예를들면 Amnis ImageStream)이 존재한다. 이들은 적합한 영상-처리 소프트웨어와 함께 사용되어 입자들을 복호하고 표적을 정량한다. 또한, 비-형광 정량화 수단 예를들면 표면-플라스몬 공명 또는 방사선을 사용하는 것도 가능하다.Other commercially available devices can read particles with multiple functional regions and are used to implement the present invention. One example is a device that can measure the electrical conductivity, or electrical resistance change, of a fluid channel such as a coulter counter. The current or voltage generated by the particles by the detectors of these systems can be used to characterize particle size, morphology, chemical composition, or surface properties. In addition, a laser-scanning cytometer (LSC) that provides high resolution visualization of the flowing particles can be used to identify probe areas and identification areas of particles having several functionalized areas. Such LSC systems are commercially available, for example from the company CompuCyte. There are also commercial cytometers (eg Amnis ImageStream) that image when cells / particles pass. They are used with suitable image-processing software to decode the particles and quantify the target. It is also possible to use non-fluorescence quantification means such as surface-plasmon resonance or radiation.

적용apply

본 발명은, 제한적이지는 않지만, 생물학적 시료에 있는 표적 핵산 (예를들면, microRNA, DNA 또는 mRNA)의 검출 또는 정량화에 기초하여질병들, 질환들 또는 병태들의 진단 및 예후를 포함한 많은 분야에 적용된다. The present invention applies to many fields, including but not limited to, the diagnosis and prognosis of diseases, diseases or conditions based on the detection or quantification of a target nucleic acid (eg, microRNA, DNA or mRNA) in a biological sample. do.

본 발명을 독해하는 당업자들은, 이들의 광범위한 적용을 이해할 것이다. 예를들면, 본 발명은, 제한적이지는 않지만, 암 (예를들면, 폐암, 유방암, 위암, 췌장암, 림프종, 백혈병, 대장암, 간암, 등), 당뇨병, 퇴행성 신경계 질환들 (예를들면, 알츠하이머), 전염병들, 유전병들을 포함한 다수의 질병들을 진단 또는 예측하기 위하여 적용될 수 있다.Those skilled in the art, having read the present invention, will appreciate their broad application. For example, the invention is not limited to cancer (eg, lung cancer, breast cancer, gastric cancer, pancreatic cancer, lymphoma, leukemia, colon cancer, liver cancer, etc.), diabetes, degenerative neurological diseases (eg, Alzheimer's), infectious diseases, genetic diseases can be applied to diagnose or predict a number of diseases.

본 발명에 의해 검출 및/또는 판단될 수 있는 대표적인 세균 감염원은, 제한적이지는 않지만, 대장균, 살모넬라, 쉬겔라, 클렙시엘라, 슈도모나스, 리스테리아균, 결핵균, 미코박테리아 아비움인트라셀루라레균, 예르시니아, 프란시셀라, 파스퇴렐라, 브루셀라, 클로스트리디아, 백일해균, 박테로이데스, 황색포도상구균, 폐렴구균, B-용혈연쇄구균, 코리네세균, 레지오넬라, 마이코플라즈마, 유레아플라즈마, 클라미디아, 임균, 수막구균, 헤모필루스 인플루엔자, 장내세균, 프로테우스 불가리스, 프로테우스 미라빌리스, 헬리코박터 파일로리, 트레포네마 팔라듐, 보렐리아 부르그도르페리, 재귀열보렐리아, 리케차 병원체, 노카르디아, 및 방선균 (Acitnomycetes)을 포함한다.Representative bacterial infectious agents that may be detected and / or determined by the present invention include, but are not limited to, E. coli, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Pseudomonas, Listeria, Mycobacterium tuberculosis, Mycobacteria avium intracellulare, eg Lecinia, Francisella, Pasteurella, Brucella, Clostridia, Pertussis, Bacteroides, Staphylococcus, Streptococcus, B-hemolytic Streptococcus, Corynebacterium, Legionella, Mycoplasma, Eurea Plasma, Chlamydia , Gonococcus, Meningococcal, Haemophilus influenzae, Enterobacteriaceae, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis, Helicobacter pylori, Treponema palladium, Borrelia burgdorferi, Recursive borelia, Rickettsia pathogens, Nocardia, and Actinomycetes It includes.

본 발명에 의해 검출 및/또는 판단될 수 있는 대표적인 진균 감염원은, 제한적이지는 않지만, 크립토코커스 네오포르만스, 블라스토미세스 데르마티티디스, 히스토플라즈마 캡슐라툼, 콕시디오이데스 이미티스, 파라콕시디오이데스 브라질리엔시스, 칸디다 알비칸스, 아스페르길루스 푸미가투스(fumigautus), 조균류 (리조푸스), 스포로트릭스 쉔키, 크로모마이코시스, 및 마투라진균을 포함한다.Representative fungal infectious agents that may be detected and / or determined by the present invention include, but are not limited to, Cryptococcus neoformans, Blastomyces dermatitis, Histoplasma encapratum, Coccidioides imides, Paracoccidioides brasiliensis, Candida albicans, aspergillus fumigautus, crude fungi (rispus), sporotrix hunky, chromomaicosis, and maturazine.

본 발명에 의해 검출 및/또는 판단될 수 있는 대표적인 바이러스 감염원은, 제한적이지는 않지만, 인간면역결핍바이러스, 인간 T-세포백혈병바이스러, 간염바이러스 (예를들면, B형 간염바이러스 및 C형 간염바이러스), 엡스타인-바 바이러스, 거대세포바이러스, 인간 유두종 바이러스, 오소믹소 바이러스, 파라믹소 바이러스, 아데노바이러스, 코로나 바이러스, 라브도바이러스, 폴리오 바이러스, 토가 바이러스, 분야 바이러스, 아레나 바이러스, 루벨라 바이러스, 및 레오 바이러스를 포함한다.Representative viral infectious agents that can be detected and / or determined by the present invention include, but are not limited to, human immunodeficiency virus, human T-cell leukemia virus, hepatitis virus (eg, hepatitis B virus and hepatitis C). Virus), Epstein-Barr virus, cytomegalovirus, human papilloma virus, orthomyxo virus, paramyxovirus, adenovirus, corona virus, labdovirus, polio virus, toga virus, field virus, arena virus, rubella virus , And Leo viruses.

본 발명에 의해 검출 및/또는 판단될 수 있는 대표적인 원충원들 (parasitic agents)은, 제한적이지는 않지만, 열대성말라리아원충, 열대열말라리아, 삼일열 말라리아원충, 난형말리라아원충, 회선사상충 (Onchoverva volvulus), 리슈마니아, 트리파노소마 (Trypanosoma spp.), 주혈흡충, 이질아메바, 크립토스포리듐, 지알디아, 트리키모나스 (Trichimonas spp.), 대장 발라티듐 (Balatidium coli), 반크로프트사상충, 톡소플라즈마(Toxoplasma spp.), 요충, 회충, 편충, 메디나충, 흡충, 광절열두조충, 조충 (Taenia spp.), 주폐포자충, 및 아메리카구충을 포함한다.Representative parasitic agents that can be detected and / or determined by the present invention include, but are not limited to, tropical malarial protozoa, tropical malaria, trigeminal malaria protozoa, oval malaria parasites, and wormworms (Onchoverva volvulus) ), Lishumania, Trypanosoma spp., Schistosomiasis, dysAmoeba, Cryptosporidium, Giardia, Trichymonas spp., Balatidium coli, Vancroft worm, Toxoplasma spp.), nymphs, roundworms, whipworms, medinaworms, arachnoids, ganglion flies, Taenia spp., alveolar worms, and American worms.

본 발명은 감염원들에 의한 약제내성균 검출 및/또는 판단에도 유용할 수 있다. 예를들면, 반코마이신-내성 장구균, 메티실린-내성 황색포도상구균, 페니실린-내성 폐렴구균, 다약제 내성 결핵균, 및 AZT-내성 인간면역결핍바이러스는 본 발명에 의해 식별될 수 있다.The present invention may also be useful for detecting and / or determining drug-resistant bacteria by infectious agents. For example, vancomycin-resistant enterococci, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, penicillin-resistant pneumococci, multidrug resistant tuberculosis bacteria, and AZT-resistant human immunodeficiency virus can be identified by the present invention.

또한 본 발명의 방법에 따라 유전병들이 검출 및/또는 판단될 수 있다. 이것은 염색체 및 유전체 이상 또는 유전병들에 대한 출산전 또는 출산후 검사를 통하여 이루어질 수 있다. 검출 가능 유전병들의 예시로는, 제한적이지는 않지만: 21 히드록시라제 결손증, 낭포성 섬유증, 취약 X 증후군, 터너 증후군, 뒤시엔느 근위축증, 다운 증후군 또는 기타 삼염색체, 심장 질환, 단일 유전병들, HLA 유형분류, 페닐케톤뉴증, 겸상적혈구빈혈증, 테이-삭스병, 지중해빈혈증, 클라인펠터 증후군, 헌팅턴병, 자가면적질환들, 지질축적증, 비만결손(obesity defects), 혈우병, 선천성 대사이상, 및 당뇨병을 포함한다.In addition, genetic diseases may be detected and / or determined according to the method of the present invention. This can be done through prenatal or postnatal examination of chromosomal and genome abnormalities or genetic diseases. Examples of detectable hereditary diseases include, but are not limited to: 21 hydroxylase deficiency, cystic fibrosis, fragile X syndrome, Turner syndrome, Duchenne muscular dystrophy, Down's syndrome or other trisomy, heart disease, single hereditary diseases, HLA Type classification, Phenylketonneemia, sickle cell anemia, Tay-Sachs disease, thalassemia, Klinefelter syndrome, Huntington's disease, auto-area diseases, lipid accumulation, obesity defects, hemophilia, congenital metabolic disorders, and diabetes Include.

본 발명의 방법에 따라 검출 및/또는 판단될 수 있는 암들은 일반적으로 종양유전자, 종양억제유전자, 또는 DNA 증폭, 복제, 재조합, 또는 복구 관련 유전자들을 포함한다. 이들의 예시로는, 제한적이지는 않지만: BRCA1 유전자, p53 유전자, APC 유전자, Her2/Neu 증폭, Bcr/Ab1, K-ras 유전자, 및 인간유두종바이러스 유형 및 18을 포함한다. 본 발명의 다양한 양태들은 다음과 같은 공통적인 인간의 암들에서 상기 유전자의 증폭, 다중 결실 및 점 돌연변이 및 미세결실/삽입을 식별하기 위하여 사용될 수 있다: 백혈병, 대장암, 유방암, 폐암, 전립선암, 뇌종양, 중추신경계종양, 방광종양, 흑색종, 간암, 골육종 및 기타 골암, 고환 및 난소암, 두경부종양, 및 자궁경부암.Cancers that can be detected and / or determined in accordance with the methods of the invention generally include oncogenes, tumor suppressor genes, or genes related to DNA amplification, replication, recombination, or repair. Examples of these include, but are not limited to: BRCA1 gene, p53 gene, APC gene, Her2 / Neu amplification, Bcr / Ab1, K-ras gene, and human papillomavirus types and 18. Various aspects of the invention can be used to identify amplification, multiple deletion and point mutations and microdeletion / insertion of the gene in common human cancers such as: leukemia, colon cancer, breast cancer, lung cancer, prostate cancer, Brain tumors, central nervous system tumors, bladder tumors, melanoma, liver cancers, osteosarcomas and other bone cancers, testicular and ovarian cancers, head and neck cancers, and cervical cancers.

환경 감시 분야에서, 본 발명은, 예를들면, 자연 및 변형 생태계들 및 소우주 (microcosms)에서 예를들면 도시생활폐수 정화시스템들 및 정수지 또는 생물학적 개선이 진행되는 오염구역들에서 병원성 및 토착 미생물들 검출, 식별, 및 감시에 적용될 수 있다. 생체이물질을 대사할 수 있는 유전자 함유 플라스미드를 검출, 개체군동태연구에서 특정 표적 미생물들을 감시하거나, 환경 및 산업공정에서 유전자 변형 미생물들을 검출, 식별, 또는 감시하는 것이 가능하다.In the field of environmental monitoring, the present invention relates to pathogenic and indigenous microorganisms in, for example, natural and modified ecosystems and microcosms, for example in municipal wastewater purification systems and contaminated areas where water purification or biological improvement is underway. It can be applied to detection, identification, and monitoring. It is possible to detect gene-containing plasmids capable of metabolizing biological foreign bodies, to monitor specific target microorganisms in population studies, or to detect, identify, or monitor genetically modified microorganisms in environmental and industrial processes.

또한 본 발명은 다수의 법의학 분야, 예를들면, 군사적 인사 및 범죄 수사 (military personnel and criminal investigation)를 위한 감식, 친자확인검사 및 가족관계 분석, HLA 적합성 유형분류, 및 혈액, 정액, 또는 이식 장기 오염 조사를 위한 선별에 적용될 수 있다. The invention also relates to a number of forensic fields, such as identification, military and family relations analysis, HLA conformity classification, and blood, semen, or transplant organs for military personnel and criminal investigation. Applicable to screening for contamination investigations.

식품 및 사료산업에서, 본 발명은 광범위하게 사용된다. 예를들면, 맥주, 포도주, 치즈, 요거트 등 생산용 효모와 같은 생산유기체 식별 및 특성화에 사용될 수 있다. 다른 사용 분야는 오염물질에 대한 제품 및 공정 (예를들면, 축산, 저온살균, 및 육류 처리) 품질 관리 및 인증에 관한 것이다. 기타 품종개량 목적으로 식물체, 구근, 및 종자들의 특정, 식물체-특이적 병원체 존재 식별, 및 수의학적 감염원 검출 및 식별에 적용될 수 있다.In the food and feed industry, the present invention is widely used. For example, it can be used to identify and characterize production organisms such as brewer's yeast, such as beer, wine, cheese, yoghurt. Another field of use relates to quality control and certification of products and processes (eg, livestock, pasteurization, and meat processing) for contaminants. It can be applied to the identification of the specific, plant-specific pathogen presence of plants, bulbs, and seeds, and to the detection and identification of veterinary infectious agents for other breeding purposes.

실시예들Examples

실시예Example 1: 입자 합성 1: particle synthesis

본 실시예는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 다양한 입자들이 합성될 수 있다는 것을 보인다. 예시적 방법들 이 상세히 하기된다.This example shows that various particles that can be used in accordance with the present invention can be synthesized. Exemplary methods are described in detail below.

예시적 입자 분량들을 정지-유동 식각법으로 높이 38-um인 폴리디메틸실록산 (PDMS) 미세유체 채널들에서 합성하었다. 12-다중 연구를 위하여, 코드 및 불활성 완충 영역들을 35% (v/v) 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트 (MW = 700 g/mol) (PEG-DA 700), 20% 폴리(에틸렌 글리콜) (MW = 200 g/mol) (PEG 200), 40% 3x Tris-EDTA (TE) 완충액 (pH 8.0), 및 5% Darocur 1173 광개시제의 단량체 용액으로부터 합성하였다. 최종 농도들이 각각 9.4% 및 0.6%이 되도록 1x TE 및 로다민-아크릴레이트 (1 mg/ml)를 코드 단량체에 첨가하였다. 최종 농도들이 각각 8.0% 및 2.0%이 도도록 1x TE 및 청색 식품착색제를 완충 단량체에 첨가하였다. 식품착색제는 스트림 폭들이 가시화되도록 사용되었다. 원하는 최종 농도의 탐침이 되도록 1x TE 에 현탁된 아크리디트-변형 DNA 탐침 서열들 (Integrated DNA Technologies, IDT)이 첨가된, 18% (v/v) PEG-DA 700, 36% PEG 200, 및 4.5% Darocur; 나머지 성분은 3X TE인 단량체 용액으로부터 탐침 영역들을 중합하였다.Exemplary particle fractions were synthesized in polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic channels, 38-um in height, by stop-flow etching. For 12-multiple studies, the cord and inert buffer regions were 35% (v / v) poly (ethylene glycol) diacrylate (MW = 700 g / mol) (PEG-DA 700), 20% poly (ethylene glycol) (MW = 200 g / mol) (PEG 200), 40% 3 × Tris-EDTA (TE) buffer (pH 8.0), and 5% Darocur 1173 photoinitiator monomer solution. 1 × TE and rhodamine-acrylate (1 mg / ml) were added to the cord monomer so that the final concentrations were 9.4% and 0.6%, respectively. 1 × TE and blue food colorant were added to the buffer monomer so that the final concentrations were 8.0% and 2.0%, respectively. Food coloring agents were used to make the stream widths visible. 18% (v / v) PEG-DA 700, 36% PEG 200, and with addition of acrite-modified DNA probe sequences (Integrated DNA Technologies, IDT) suspended in 1x TE to achieve the desired final concentration of probe, and 4.5% Darocur; The remaining component polymerized the probe regions from a monomer solution that was 3 × TE.

본 예시적 연구에서 표적 결합률을 대략 일치 (rate-match)시키기 위하여, 탐침 서열들을 상이한 농도들로 입자들에 포함시켰다 (표 1). 표적 소모 특성 시간은 탐침 농도의 역제곱근에 따르므로, 주어진 표적에 대한 결합률을 2배로 하기 위하여는 고정 크기의 탐침 영역에 포함한 탐침 함량을 4배로 증가시킬 필요가 있다. 본 예시적 연구에서 모든 결합율은 let-7a 결합의 경우와 일치하도록 보정하였다. 임의의 특정 이론에 구애되지 않고, 더 높은 감도 및 단기 분석은 탐침 농도를 최대로 로딩하여 달성될 수 있다고 고려한다. 본 특정 경우에, 목표는 모든 표적들에 대하여 넓은 동적 범위 및 ~1 amol 감도로 12-다중 분석법을 개발하는 것이었다.To roughly match the target binding rate in this exemplary study, probe sequences were included in the particles at different concentrations ( Table 1 ). Since the target consumption characteristic time depends on the inverse square root of the probe concentration, it is necessary to quadruple the probe content included in the probe region of fixed size in order to double the binding rate for a given target. All binding rates in this exemplary study were corrected to match the case of let-7a binding. Without being bound by any particular theory, it is contemplated that higher sensitivity and short-term analysis can be achieved by maximally loading probe concentrations. In this particular case, the goal was to develop a 12-multiple assay with a wide dynamic range and ˜1 amol sensitivity for all targets.

표 1: 12-다중 연구를 위하여 합성된 분량들의 예시적 입자 코드들 및 탐침 정보. 탐침에 대한 프리폴리머 스트림에서 PEG-DA 700, PEG 200, 및 Darocur 1173 광개시제의 최종 조성 (v/v)은 각각 18, 36, 및 4.5%로 고정하였다. 본 예시적 연구에서 배양 조건들을 위하여 IDT's OligoCalc 어플리케이션에 의해 DNA-RNA 이중가닥에 대하여 계산된 헤어핀 융점들은 낮은 순서대로 나열된다. 각각의 miRNA에 대하여, 500 amol 표적 및 연결 표지로 30- 내지 60-분 배양된 액들의 평균 표적 신호들로부터 상대 결합률을 계산하였다. 시스템이 평형에 이르지 않았다는 것을 보증하기 위하여 단기 배양들을 선택하였다. 언급된 탐침 농도들은 프리폴리머 스트림 조성을 의미한다. 프리폴리머 스트림에서 약 11%의 탐침은 입자들에 공유 결합되었다 (Pregibon, D.C. et al ., Anal . Chem . 81, 4873-4881 (2009)). TABLE 1 Exemplary particle codes and probe information of synthesized portions for 12-multiple studies. The final composition (v / v) of PEG-DA 700, PEG 200, and Darocur 1173 photoinitiator in the prepolymer stream for the probe was fixed at 18, 36, and 4.5%, respectively. Hairpin melting points calculated for DNA-RNA double strands by IDT's OligoCalc application for culture conditions in this exemplary study are listed in low order. For each miRNA, relative binding rates were calculated from the average target signals of solutions cultured 30- to 60-min with 500 amol target and linkage label. Short term cultures were chosen to ensure that the system did not reach equilibrium. Probe concentrations mentioned refer to prepolymer stream composition. About 11% of the probes in the prepolymer stream were covalently bound to the particles (Pregibon, DC et al ., Anal . Chem . 81, 4873-4881 (2009)).

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

전달 챔버들로서 변형된 피펫 팁들 (Biosciences)을 이용하고 가압 4.5 psi을 적용하여 코드, 완충, 및 탐침 프리폴리머 용액을4-구 미세유체 합성 채널들에 로딩하였다. 주문형 Python 자동화 스트립트로 인터페이스되는 셔터 시스템 (Uniblitz, Vincent Associates)에 의해 제어되는 100-ms UV 노출 (75% 설정된 Lumen 200, Prior Scientific)로 시간 당 16,000까지의 속도로수화겔 미세입자들 (250 x 70 x 35 um)이 동시에 합성, 코드화, 및 기능화되었다. 코드 및 탐침 영역들이 각각 140 및 40 um 길이가 되도록 스트림 폭들을 조정하였다. 나머지 길이인 70 um은 완충 영역들에 해당되었다. 배양, 표지화, 및 스캐닝 효율에 영향을 주지 않고 동일한 입자 치수들은 2개의 탐침 띠들을 쉽게 수용할 수 있다는 것을 보였다.Modified pipette tips (Biosciences) were used as delivery chambers and pressurized 4.5 psi was applied to load the cord, buffer, and probe prepolymer solution into the four-sphere microfluidic synthesis channels. Hydrogel microparticles (250 x 70) at speeds up to 16,000 per hour with 100-ms UV exposure (75% set Lumen 200, Prior Scientific) controlled by a shutter system (Uniblitz, Vincent Associates) interfaced with custom Python automated scripts x 35 um) were synthesized, coded, and functionalized simultaneously. The stream widths were adjusted so that the cord and probe regions were 140 and 40 um long, respectively. The remaining length of 70 um corresponded to the buffer regions. It has been shown that the same particle dimensions can easily accommodate two probe bands without affecting incubation, labeling, and scanning efficiency.

중합 후, 입자들을 합성 채널에서 꺼내 950 ul TET (1x TE with 0.05% (v/v) 트윈-20 계면활성제 (Sigma Aldrich))가 담긴1.7-ml Eppendorf 튜브에 회수하였다. 입자 응집을 방지하기 위하여 트윈을 첨가하였다. 입자들을 200 ? PEG 200에 5 분 동안 현탁시킨 후 700 ? TET로 세척하였다. 이러한 세척 순서는 미반응 PEG-DA, 탐침, 및 로다민의 입자들을 세척할 때도 적용되었다. 세척을 2차례 더 반복하고 고밀도 입자들을 원심분리한 상등액을 수작업으로 흡입하였다. 입자들을 냉장고 (4 ?)에서 최종 농도들 ~12.5 입자들/ul로 TET 중에 보관하였다.After polymerization, the particles were removed from the synthesis channel and recovered in 1.7-ml Eppendorf tubes containing 950 ul TET (1x TE with 0.05% (v / v) Tween-20 surfactant (Sigma Aldrich)). Tween was added to prevent particle agglomeration. 200 particles Suspension in PEG 200 for 5 minutes and then 700? Washed with TET. This washing sequence was also applied when washing particles of unreacted PEG-DA, probes, and rhodamine. The wash was repeated two more times and the supernatant centrifuged with dense particles was manually aspirated. The particles were stored in TET at final concentrations -12.5 particles / ul in a refrigerator (4?).

실시예Example 2.  2. miRNAmiRNA 배양 실험들 Culture experiments

본 실시예는 본 발명에서 사용하기에 적합한 전형적인 시료 배양 단계들을 보인다.This example shows typical sample culture steps suitable for use in the present invention.

모든 예시적 배양에서, 사용에 앞서 예를들면, 실시예 1의 방법들에 의해 합성된 입자들을 실온으로 옮기고, 최종 염 농도 350 mM NaCl 및 12 유형들의 모든 입자가 존재하는 0.65-ml Eppendorf 튜브에서 총 부피 50 ul로 각각 배양하였다 (~360 입자들/배양 튜브). 보정 및 특이성 연구를 위하여, 혼성화 완충액 (동정-특이적 NaCl 몰의 TET)를 먼저 Eppendorf 튜브에, 이어 1x TE 및 500 mM NaCl 혼합물로 희석된 모든 관련 표적 서열들 (IDT)을 첨가하였다. 계면활성제-유발 젖음성 (wettability) 변경으로 인한 피펫 단계들에서의 부정확성을 방지하기 위하여 트윈을 희석 완충액에서 제외하였다. 동정 유형에 따라, 1 ul TET 또는 1 ul E. coli 총 RNA (200 ng/ul)를 도입하였다. 조직 프로필 연구를 위하여, (조직 유형 당 각각; 100 ng/ul에 보관된) 2.5 또는 1.0 ul의 미리 추출되어 냉동된 총 RNA가 담긴 튜브에 직접 혼성화 완충액을 첨가하였다. 원발성 시료 쌍들은 원발성 종양 및 인접 정상 조직에서 분리된 총 RNA로 구성되었다. TRIzol 정제로 모든 조직들에 대한 총 RNA를 분리하였다; 무결 18S 및 28S 리보솜 RNA를 점검하여 단리 무결성 (integrity of isolation)을 확인하였다. 폐 시료 (BioChain)는 저분화 편평세포 암종을 가지는50-세 남성으로부터 채취하였다. 유방 시료 (BioChain)는 중증도 분화 침윤성 소엽 암종을 가지는 53-세 여성으로부터 채취하였다. 위 시료 (BioChain)는 저분화 선암종을 가지는 70-세 여성으로부터 채취하였다. 췌장 시료 (BioServe)는 고분화 선포 세포 암종을 가지는 65-세 여성으로부터 채취하였다. 모든 예시적 분석에서, 스캐닝/표지화 일관성을 측정하고 정량화 목적으로 500 mM NaCl로1x TE에서 적당히 희석된 1 ul miSpike (IDT)를 도입하여 합성 서열의 총 함량을 100 amol로 맞추었다. 입자들 첨가에 앞서, Multi-therm 진탕기 (Biomega)에서 배양 혼합물을 95?로 5 분간 가열하고 7분 동안 실온에 두었다. 앞서 준비된 마스터 믹스 (master mix) 입자들 (ul 당 18개)을 1 분간 완전히 와류시키고, 20 ul (각각의 탐침 유형 당~30 입자들)을 각각의 배양 튜브에 도입하였다. 항온혼합기 (Quantifoil Rio)에서 혼합속도 1800 rpm로 55?에서 90 분간 표적과 함께 배양하였다.In all exemplary cultures, prior to use, for example, the particles synthesized by the methods of Example 1 were transferred to room temperature and placed in a 0.65-ml Eppendorf tube with a final salt concentration of 350 mM NaCl and all particles of 12 types. Each was incubated in a total volume of 50 ul (˜360 particles / culture tube). For calibration and specificity studies, hybridization buffer (TETs of identification-specific NaCl moles) was added to the Eppendorf tube first, followed by all relevant target sequences (IDTs) diluted with 1 × TE and 500 mM NaCl mixture. Tweens were excluded from the dilution buffer to prevent inaccuracies in the pipette steps due to surfactant-induced wettability alterations. Depending on the type of identification, 1 ul TET or 1 ul E. coli total RNA (200 ng / ul) was introduced. For tissue profile studies, hybridization buffers were added directly to tubes containing 2.5 or 1.0 ul of pre-extracted and frozen total RNA (per tissue type; stored at 100 ng / ul, respectively). Primary sample pairs consisted of total RNA isolated from primary tumor and adjacent normal tissue. TRIzol purification separated the total RNA for all tissues; Intact 18S and 28S ribosomal RNAs were checked to confirm the integrity of isolation. Lung samples (BioChain) were taken from 50-year-old men with low differentiated squamous cell carcinoma. Breast samples (BioChain) were taken from 53-year-old women with severely differentiated invasive lobular carcinoma. Stomach samples (BioChain) were taken from 70-year-old women with low-differentiated adenocarcinoma. Pancreatic samples (BioServe) were taken from 65-year-old women with highly differentiated acinar cell carcinoma. In all exemplary assays, the total content of the synthetic sequence was set to 100 amol by measuring scanning / labeling consistency and introducing 1 ul miSpike (IDT) diluted appropriately in 1x TE with 500 mM NaCl for quantification purposes. Prior to the addition of the particles, the culture mixture was heated to 95 ° for 5 minutes in a Multi-therm shaker (Biomega) and left at room temperature for 7 minutes. The previously prepared master mix particles (18 per ul) were completely vortexed for 1 minute and 20 ul (-30 particles per each probe type) were introduced into each culture tube. The incubator (Quantifoil Rio) was incubated with the target for 90 minutes at 55 ° C. at a mixing speed of 1800 rpm.

표적과의 혼성화 이후, 50 mM NaCl이 함유된500 ul TET 용액으로 3회 시료들을 세척하였다. 입자들을 원심분리한 후 튜브로부터 상등액을 수작업으로 흡입하였다. 3번째 세척 이후 거의 50 ul 용액을 흡입하였다. 다음, 245 ul의 미리 준비된 연결효소 마스터 믹스 (100 ul 10x NEBuffer 2, 875 ul TET, 25 ul XXXATPcarrier, 250 pmol ATP, 40 pmol 범용 어댑터, 및 800 U T4 DNA 연결효소)를 튜브에 첨가하였다. 혼합물을 21.5?에서 30 분 동안 혼합속도 1500 rpm로 Multi-therm 진탕기에 두었다. 연결효소반응 이후, 동일한3-세척 사이클을 수행하였다. 스트렙타비딘-r-피코에리트린 보고자 (SA-PE, 1 mg/ml)를 TET에서1:50로 희석하고 첨가하여 최종 1:500로 희석하였다. 시료들을 Multi-therm 유닛에서 45분간 21.5?에서 배양하였다. 또 다른 3-세척 사이클 이후, 입자들을 500 ul PTET (5x TE with 25% (v/v) PEG 400 및 0.05% 트윈-20)에서 추가로 세척하고, 스캐닝하기 위하여 최종 부피 50 ul PTET에 현탁하였다. 사용에 앞서, 모든 PTET를 5 분 동안 분쇄하여 중합체 응집체를 제거하였다.After hybridization with the target, the samples were washed three times with 500 ul TET solution containing 50 mM NaCl. The particles were centrifuged and then the supernatant was manually aspirated from the tube. Nearly 50 ul of solution was aspirated after the third wash. Next, 245 ul of pre-assembled ligase master mix (100 ul 10 × NEBuffer 2, 875 ul TET, 25 ul XXXATPcarrier, 250 pmol ATP, 40 pmol universal adapter, and 800 U T4 DNA ligase) was added to the tube. The mixture was placed on a Multi-therm shaker at a mixing speed of 1500 rpm for 30 minutes at 21.5 °. After the ligase reaction, the same 3-wash cycle was performed. Streptavidin-r-phycoerythrin reporter (SA-PE, 1 mg / ml) was diluted 1:50 in TET and added to a final 1: 500 dilution. Samples were incubated at 21.5 ° C. for 45 minutes in a Multi-therm unit. After another 3-wash cycle, the particles were further washed in 500 ul PTET (5x TE with 25% (v / v) PEG 400 and 0.05% Tween-20) and suspended in a final volume of 50 ul PTET for scanning. . Prior to use, all PTETs were ground for 5 minutes to remove polymer aggregates.

실시예Example 3. 다중 기능성 입자들을 이용한 검출 3. Detection using multi functional particles

본 실시예에서, 수화겔 입자들을 사용하였다. 화학적 유전적 복합적 수화겔 미세입자들은 미국특허번호 7,709,544에 상세히 설명되는 유동 식각 기술을 이용하여 합성될 수 있다. In this example, hydrogel particles were used. Chemical and genetically complex hydrogel microparticles can be synthesized using flow etching techniques described in detail in US Pat. No. 7,709,544.

단량체 스트림 동-층류를 교차하여 중합하면, 화학적으로 구분된 영역들을 가지는 다중 기능성 입자들이 높은 재현도로 신속하게 (>104/hr) 제조될 수 있다. 분리된 "코드" 및 "탐침" 영역들은 각각 입자들을 식별하고 표적들을 포획하기 위하여 이용된다. 생체-불활성, PEG-기반 겔 지지체들에 탐침 분자들을 벌크-고정화하면 용액-유사 포획 동력학 및 고도의 특이성 및 감도를 제공하여, 미세배열들 및 현존 입자 시스템들에서 적용되는 표면-기반 고정화 전략들보다 상당한 이점들에 이른다. 입자 코드부에서 중합되지 않은 구멍들 패턴들은 도식적 다중화 바코드 기초로 기능하여 특정 입자에서 탐침(들)을 식별한다. Unlike that use optical 구형의 광학적 코드화를 이용하는 비드-기반 시스템들과는 달리, 입자들이 다수의 구분된 영역들을 가지는 배열로 인하여 단색 스캐닝이 가능하고, 단지 하나의 여기원 및 하나의 검출기가 요구된다 (도 8a). 또한, 높은 수준의 시료들 다중화 또는 병렬 처리를 수용하기 위하여 코드 라이브러리는 쉽게 확장된다. 이들 입자를 코드화하기 위한 상기된 바와 같이 다른 방법들도 구현될 수 있다; 예를들면, 입자들은 (하나 이상의 파장들의) 가변 형광 강도들, 광학적 특성들, 치수들, 등을 가지는 띠들을 가질 수 있다.By polymerizing across the monomer stream co-laminar flow, multi-functional particles with chemically distinct regions can be produced quickly (> 10 4 / hr) with high reproducibility. Separate "code" and "probe" regions are used to identify particles and capture targets, respectively. Bulk-immobilizing probe molecules on bio-inert, PEG-based gel supports provides solution-like capture kinetics and high specificity and sensitivity, applying surface-based immobilization strategies to microarrays and existing particle systems. More significant advantages. Unpolymerized holes patterns in the particle code section serve as a schematic multiplexed barcode basis to identify probe (s) in a particular particle. Unlike that use optical Unlike bead-based systems that use spherical optical coding, monochromatic scanning is possible due to the arrangement of the particles with multiple discrete regions, requiring only one excitation source and one detector ( FIG. 8A). ). In addition, the code library is easily extended to accommodate high levels of sample multiplexing or parallel processing. Other methods can also be implemented as described above for encoding these particles; For example, particles may have bands having variable fluorescence intensities (of one or more wavelengths), optical properties, dimensions, and the like.

코드 외에도, 입자들은 탐침 영역을 가지고, 여기에서 정량화될 표적들이 포획된다. 탐침들은 전형적으로 관심 표적과 특이적으로 결합하는 생체분자들로 이루어진다. 핵산 검출을 위하여, 탐침들은 전형적으로 DNA 올리고뉴클레오티드들로 이루어진다. 고효율 다중 miRNA 정량화를 위한 겔 입자 스캐닝 시스템 작동이 가능한 후-혼성 표지화 방법을 위하여 적합한 DNA 탐침 설계 및 표지화 방법이 적용된다. 하기 논의에서, 입자 합성, 배양, 및 스캐닝 단계들이 miRNA 정량화에 대하여 상세히 설명되지만, 이는 단지 하나의 실시예로 제공되는 것이며, 이러한 기술들은 포괄적으로 핵산들에 적용 가능하며 이는 본원에서 고려되는 것이다. In addition to the cords, the particles have a probe region in which targets to be quantified are captured. Probes typically consist of biomolecules that specifically bind to a target of interest. For nucleic acid detection, probes typically consist of DNA oligonucleotides. Appropriate DNA probe design and labeling methods are applied for post-hybrid labeling methods capable of operating gel particle scanning systems for high efficiency multiple miRNA quantification. In the discussion below, particle synthesis, culturing, and scanning steps are described in detail with respect to miRNA quantification, but this is provided only as an example, and these techniques are broadly applicable to nucleic acids and are contemplated herein.

후-혼성 표지화 방식 및 적합한 스캐너, 예를들면, 슬릿-스캔 시스템으로 코드화 입자들을 이용하여 핵산들에 대한 신속한, 다중 분석이 가능하다 (도 8b 및 c).Post-hybrid labeling schemes and suitable scanners, such as slit-scan systems, allow for rapid, multiplex analysis of nucleic acids using encoded particles ( FIGS. 8B and C ).

일부 실시예들에서, 유체 유동 시스템에서 신속하게 스캔되고 이를 따라 획득되는 형광신호가 검출기에 의해 입자 폭을 횡단하여 조사되도록 입자들이 설계된다. 입자들 각각은 입자 식별에 이용되는 일련의 구멍들을 가지는 형광 코드-영역, 음성 대조 영역들, 및 표적들이 포획되고 표지되는 최소한 하나의 탐침 영역을 가진다. 코드 영역의 구멍들 크기는 표시 형광 골들 (troughs)의 깊이를 결정하고 따라서 입자를 식별한다. 입자 구조 및 구멍 설계를 최적화하여 (도 9) 4개의 구분 가능한 코드 수준들 (0-3)이 70-um 폭의 입자들에서 획득될 수 있고, 이에 따라 5-바 입자에 대하여192개의 잠재적 코드들을 형성할 수 있다는 것을 알았다 (도 8c). 다중화 성능은 코드 영역에 대한 다수의 형광 수준들을 이용하거나, 각각의 입자에 다수의 탐침들을 포함시킴으로서 더욱 많은 바들을 부가하여 >105에까지 쉽게 증가시킬 수 있다. MATLAB로 쓰여진 복호 알고리즘을 개발하고 적용하여 정확하게 입자들을 복호하고 표적들을 정량화하였다. 임의의 적합한 복호 기술이 활용될 수 있다. 본 예시적 알고리즘에서, 입자 배향 (코드- 또는 탐침-우선) 및 속도를 결정하여 코드 구멍들을 분석하고 일차적으로 코드를 추정 식별하였다. 동일 수준으로 식별되는 구멍들의 일관성을 확인하여 개량된 할당을 계산하고, 이후 복호 신뢰 점수를 계산하여 입자들 허용 및 거절에 사용된다. 본 방법은 전형적으로 처리율 최대 20 입자들/s에서단지 ~10% 점수-기반 거절률로 복호 정확도 ~98%를 제공한다.In some embodiments, the particles are designed such that the fluorescence signal quickly scanned in the fluid flow system and thus obtained is irradiated across the particle width by the detector. Each of the particles has a fluorescent code-region, a negative control region with a series of holes used for particle identification, and at least one probe region where the targets are captured and labeled. The size of the holes in the code area determines the depth of the marking fluorescent troughs and thus identifies the particles. By optimizing the particle structure and hole design ( FIG. 9 ) four distinguishable code levels (0-3) can be obtained in 70-um wide particles, thus 192 potential codes for 5-bar particles. It was found that they can be formed ( FIG. 8C ). Multiplexing performance can be easily increased to> 10 5 by using multiple fluorescence levels for the code region or by adding more bars by including multiple probes in each particle. A decoding algorithm written in MATLAB was developed and applied to correctly decode the particles and quantify the targets. Any suitable decoding technique can be utilized. In this example algorithm, particle orientation (code- or probe-first) and velocity were determined to analyze the code holes and to primarily identify the code. The improved allocation is calculated by checking the consistency of the holes identified at the same level, and then the decryption confidence score is used to allow and reject the particles. The method typically provides ~ 98% decoding accuracy with only ~ 10% score-based rejection at throughput up to 20 particles / s.

실시예Example 4. 후- 4. After- 혼성화Hybridization 표지화 Cover

핵산 표적들 존재 및 포획을 표시하는 검출 가능 신호를 발생시키기 위하여, 예시적 후-혼성화 연결효소반응-기반 방법이 본 실시예 및 표지화를 위한 실시예 5에 제공되고 기재된다.To generate a detectable signal indicative of the presence and capture of nucleic acid targets, an exemplary post-hybridization ligase-based method is provided and described in this Example and Example 5 for labeling.

이러한 후-혼성화 방법은 결합된 선택적 표적들, 예를들면, miRNA 표적들을 형광적으로 표지하기 위하여 사용될 수 있다. 현재 방법들은화학적 또는 효소 수단을 이용한 RNA 대용량(bulk)-표지화에 의존한다. 이런 방법들은 고비용, 소형(small)-RNA 정제 및 정화의 필요성, 이차 구조에 기인한 서열 편중 (bias), 또는 복잡하고, 시간-소모적 프로토콜들의 문제점들이 있다. 본원에서는, 예를들면, 약 1시간 내에 혼성화 이후 표적들을 효율적으로 표지하는 두-단계 방법을 제공한다.This post-hybridization method can be used to fluorescently label selective targets bound, for example miRNA targets. Current methods rely on RNA bulk-labeling using chemical or enzymatic means. These methods suffer from high cost, the need for small-RNA purification and purification, sequence bias due to secondary structure, or complex, time-consuming protocols. Provided herein is a two-step method of efficiently labeling targets after hybridization, eg within about 1 hour.

실험적으로, 연결효소반응 주형들로 작용하는 겔-내장된 (embedded) DNA 탐침들에 포획된 표적들3' 말단에 범용 올리고뉴클레오티드 어댑터를 결합시키기 위하여 T4 DNA 연결효소 (도 10)를 사용하였다. 따라서, 단일 반응으로 공통의, 범용 어댑터를 사용하여 다수 표적들을 표지할 수 있다. 표지화 과정은 몇 개의 간단한 단계들만이 필요하다. 먼저, 입자 탐침 영역들에서 적합한 표적들을 포획하기 위하여 입자들을 시료, 이 경우 총 RNA와 혼성화한다. 과잉 시료를 세척한 후, 적합한 효소들, 모든 중요한 보조인자들 (예를들면 ATP), 및 공통의 비오틴 결합 어댑터를 포함하는 연결효소 믹스를 첨가한다. 실온에서 단기 반응 후(전형적으로 5 - 60분), 저-염 완충액을 사용하여 임의의 미반응 어댑터를 세척하여 제거한다. 미반응 어댑터를 제거한 후, 형광을 제공하는 피코에리트린-복합된 스트렙타비딘 보고자 (SA-PE)와 입자들을 배양한다. 다시 세척한 후, 입자들을 분석한다. 더욱 중요한 것은, 본 표지화 방법은 매우 효율적이고, 최소 RNA 투입 요건이 없고, 본 예시적 연구 (실시예들 4 및 5)에 사용된 표적들에 대한 서열 편중을 보이지 않았다. 각각의 새로운miRNA 표적 종들에 대하여, 표적-특이적 서열을 범용 탐침 주형에 포함하였고; 복잡한 변형 및 개별적 맞춤이 필요하지 않았다.Experimentally, T4 DNA ligase ( FIG. 10 ) was used to bind a universal oligonucleotide adapter to the 3 'end of targets captured in gel-embedded DNA probes that act as ligase templates. Thus, multiple targets can be labeled using a common, universal adapter in a single reaction. The labeling process requires only a few simple steps. First, the particles are hybridized with a sample, in this case total RNA, to capture suitable targets in the particle probe regions. After the excess sample is washed, a ligase mix containing suitable enzymes, all important cofactors (eg ATP), and a common biotin binding adapter are added. After a short reaction at room temperature (typically 5-60 minutes), any unreacted adapters are washed off using low-salt buffer. After removing the unreacted adapter, the particles are incubated with phycoerythrin-complexed streptavidin reporter (SA-PE) that provides fluorescence. After washing again, the particles are analyzed. More importantly, this labeling method is very efficient, there is no minimum RNA input requirement, and showed no sequence bias for the targets used in this exemplary study (Examples 4 and 5). For each new miRNA target species, the target-specific sequence was included in the universal probe template; No complicated deformations and individual fittings were necessary.

이러한 방식에서, 표적 혼성화을 저해할 수 있는 탐침 헤어핀 형성이 최소화되고 연결효소반응 완충액에서~10-20oC인 어댑터-탐침 융점 Tm을 제공하도록 어댑터 서열을 설계하였다. 세척 과정에서 완화 염 완충액을 사용하였지만, 미반응 어댑터의 탈혼성화 (dehybridization)는 핵산 상호작용을 불안정시키는 임의의 조건 (저염, 고온, 첨가제 예를들면 DMSO, PEG, 또는 글리세롤, 기타 등)을 적용하여 달성될 수 있다. 전형적으로, 최대 형광 신호를 획득하기 위하여 SA-PE 보고자를 사용한다. 추가로 또는 달리, 연결효소반응-기반 표지화는 형광체들 또는 기타 보고 개체들로 직접 표지된 어댑터들로 수행될 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 이것은 분석 시간 및 복잡성을 줄인다. 본 처리는, 적합한 탐침 및 어댑터를 설계하여, 어댑터들을 3' OH 또는 5' 말단에서 5' 인산화를 가지는 DNA 또는 RNA 종들의 3' 말단으로 연결하기 위하여 사용될 수 있다 In this manner, adapter sequences were designed to minimize probe hairpin formation that could inhibit target hybridization and provide an adapter-probe melting point T m of ˜10-20 ° C. in ligase buffer. Although mild salt buffer was used in the washing process, dehybridization of the unreacted adapter applied any conditions that would destabilize nucleic acid interactions (low salt, high temperature, additives such as DMSO, PEG, or glycerol, etc.). Can be achieved. Typically, SA-PE reporters are used to obtain the maximum fluorescence signal. Additionally or alternatively, ligase-based labeling can be performed with adapters labeled directly with phosphors or other reporting entities. Without being bound by any particular theory, this reduces analysis time and complexity. This treatment can be used to design suitable probes and adapters to connect the adapters to the 3 'end of a DNA or RNA species having 5' phosphorylation at the 3 'OH or 5' end.

실시예Example 5. 연결효소반응-기반의 표지화 최적화 및 변형들 5. Linkage Enzyme-based Labeling Optimization and Modifications

다양한 실시예들에서, 탐침/어댑터 설계, 시약 농도들, 세척 완충 염 성분, 연결효소반응 시간, 및 연결효소반응 온도를 포함한, 본 발명에 기재된 표지화 방법의 여러 측면들을 최적화하였다. 여기서 연결효소반응시간 및 어댑터 꼬리 길이가 표지화 효율에 미치는 영향을 보인다. 핵산 탐침들, 표적들, 및 어댑터들 (모든 Integrated DNA Technologies, IDT에서 입수)을 하기 표에 나타낸다.In various embodiments, several aspects of the labeling method described herein were optimized, including probe / adapter design, reagent concentrations, wash buffer salt component, ligase reaction temperature, and ligase reaction temperature. Here, the ligase reaction time and the length of the adapter tail show the effect on labeling efficiency. Nucleic acid probes, targets, and adapters (all Integrated DNA Technologies, IDT) are shown in the table below.

표 2: 최적화 연구에 사용되는 핵산 탐침들 및 표적들. 볼드체의 서열은 범용 어댑터-특이적 서열들, 보통체의 서열은 표적-특이적 서열들, 및 밑줄의 서열 폴리(A) 꼬리들을 나타낸다. Table 2 : Nucleic Acid Probes and Targets Used in Optimization Studies. The bold sequence is the universal adapter-specific sequences, the normal sequence is the target-specific sequences, and the underlined sequence is Poly (A) tails.

Figure pct00003
Figure pct00003

어댑터/탐침 설계Adapter / Probe Design

상기 예시적 탐침들은 miRNA-특이적 영역 및 어댑터-특이적 영역을 포함하여, 결합될 때, miRNA 표적의 3' 말단은 어댑터의 5' 말단과 인접하도록 설계되었다. DNA 주형을 사용할 때, DNA를 RNA 분자들에 결합시키는 T4 DNA 연결효소 작용이 5' 말단 대비 RNA의 3' 말단에서 수십배 신속하게 진행된다고 알려져 있으므로 (Bullard, D. R. 등, Biochem J 398, 135-144 (2006)), miRNA 표적들의3' 말단 표지화가 선택되었다. 어댑터 서열 및 길이는, (1) 연결효소 완충액에서 융점이 10-20C 범위이고, (2) 어댑터 헤어핀 또는 동종이량체 형성을 피하기 위하여 서열은 상당한 자기 -상보성이 아니고, (3) (어댑터 및 miRNA 서열들을 가지는) 완전한 DNA 탐침들은 피검 miRNA에 대하여 현저한 헤어핀들을 형성하지 않도록 선정하였다.The exemplary probes, including miRNA-specific regions and adapter-specific regions, were designed such that when bound, the 3 'end of the miRNA target was adjacent to the 5' end of the adapter. When using a DNA template, it is known that the T4 DNA ligase that binds DNA to RNA molecules proceeds several times faster at the 3 'end of the RNA than the 5' end (Bullard, DR et al . , Biochem J 398 , 135-144). (2006), 3 'end labeling of miRNA targets was selected. Adapter sequences and lengths range from (1) melting point in ligase buffer to 10-20C, and (2) sequences are not significantly self-complementary to avoid adapter hairpin or homodimer formation, and (3) (adapter and miRNA Complete DNA probes (with sequences) were chosen to not form significant hairpins for the test miRNA.

연결효소반응 시간Ligase reaction time

let-7a를 모델 시스템으로 사용하여 본 표지화 분석에 필요한 최소 연결효소반응시간을 결정하였다. let-7a DNA 탐침 영역을 가지는 입자들을 5fmol 합성 let-7a RNA와 55C에서 110분 동안 배양하였다. 0.05% 트윈-20 (PBST, pH 7.4, Fluka)을 함유한 인산완충식염수로 입자들을 3회 세척하고 T4 DNA 연결효소 완충액 (NEB) 중 200 U T4 DNA 연결효소, 40 nM Cy3-변형된 어댑터 (UA10-Cy3), 및 0.05% 트윈-20을 함유한 연결효소반응 믹스 250?l와 함께 10, 30, 또는 90 분 동안 16C에서 배양하였다. 연결효소반응 후, 0.025 M NaCl을 함유한 TE에서 입자들을 3회 세척하고, 유리 슬라이드에 올려놓고, CMOS 카메라 (Imaging Source)로 영상화하였다. 각 입자의 탐침 영역에서 형광 강도를 측정하고, 배경 형광을 감산하여 연결효소반응의 효율을 나타내는 표적 신호를 얻었다. 결과를 도 11에 도시하였다.let-7a was used as a model system to determine the minimum ligation time required for this labeling assay. Particles with let-7a DNA probe region were incubated with 5 fmol synthetic let-7a RNA at 55C for 110 min. The particles were washed three times with phosphate buffered saline containing 0.05% Tween-20 (PBST, pH 7.4, Fluka) and 200 U T4 DNA ligase, 40 nM Cy3-modified adapter in T4 DNA ligase buffer (NEB). UA10-Cy3), and 250 l of a ligase reaction mix containing 0.05% Tween-20 and incubated at 16C for 10, 30, or 90 minutes. After the ligase reaction, the particles were washed three times in TE containing 0.025 M NaCl, placed on a glass slide and imaged with a CMOS camera (Imaging Source). Fluorescence intensity was measured in the probe region of each particle, and background fluorescence was subtracted to obtain a target signal indicating the efficiency of the linkage enzyme reaction. The results are shown in FIG.

90 분 시료에 대하여 획득한 신호로 각각의 신호를 정규화하여 상대 효율을 계산하였다. 도 11에 도시된 바와 같이, 단기 10-분 반응 후라도 연결효소반응은 >95% 완료되었다. 본 연구에 기재된 실험들에 대하여, 거의 완전한 연결효소반응이 보장되도록 연결효소반응시간 30 분을 적용하였다.Relative efficiency was calculated by normalizing each signal with the signals obtained for a 90 minute sample. As shown in FIG. 11, the ligase reaction was> 95% complete even after a short 10-minute reaction. For the experiments described in this study, a ligation time of 30 l was applied to ensure a nearly complete ligation reaction.

비오틴 결합 어댑터들에 대한For biotin binding adapters 꼬리 길이Tail length

보고자 스트렙타비딘-피코에리트린 (SA-PE)은 회전반경이 ~10-15 nm 정도인 거대 단백질 구조체이다. 따라서, SA-PE 보고자와 함께 비오틴 결합 어댑터들을 사용할 때, 비오틴 기를 겔 기질 중합체 골격으로부터 연장하는 것이 유리하다는 것을 알았다. 이를 위하여, 어댑터 3' 말단에 폴리(A) 꼬리를 사용하고 꼬리 길이가 표적 신호에 미치는 영향을 조사하였다.Reported streptavidin-phycoerythrin (SA-PE) is a large protein construct with a turn radius of ˜10-15 nm. Thus, when using biotin binding adapters with SA-PE reporters, it has been found to be advantageous to extend the biotin group from the gel matrix polymer backbone. To this end, a poly (A) tail was used at the adapter 3 'end and the effect of tail length on the target signal was investigated.

본 실험에서, 상기 절에서와 동일한 let-7a 입자들을 사용하였다. 50amol let-7a miRNA와 함께 60분 50C에서 배양하였다. 입자들을 3회 PBST에서 세척하고, 4개의 개별 튜브들에 분배하였다. 각각의 튜브에 있는 입자들을 30 분 동안 실온에서 0.05% 트윈-20을 함유한 1x T4 DNA 연결효소반응 완충액 (NEB) 중 200 U T4 DNA 연결효소, 및 40 nM UA10-비오 (0, 3, 6, 또는 12bp 폴리(A) 꼬리를 가짐)을 함유한 연결효소반응 믹스와 배양하였다. 연결효소반응 후, 0.05 M NaCl 및 0.05% 트윈-20을 함유한 TE에서 입자들을 3회 세척하고, 유리 슬라이드에 올려놓고, EB-CCD 카메라로 영상화하였다. 표적 신호들을 비교하여 도 12에 도시된 바와 같이 폴리(A) 꼬리 길이 영향을 결정하였다.In this experiment, the same let-7a particles were used as in the above section. Incubated at 50C for 60 minutes with 50amol let-7a miRNA. The particles were washed three times in PBST and dispensed into four separate tubes. Particles in each tube were washed with 200 U T4 DNA ligase in 1 × T4 DNA ligase buffer (NEB) containing 0.05% Tween-20 at room temperature for 30 minutes, and 40 nM UA10-bio (0, 3, 6). Or a 12 bp poly (A) tail). After ligase reaction, the particles were washed three times in TE containing 0.05 M NaCl and 0.05% Tween-20, placed on a glass slide and imaged with an EB-CCD camera. By comparing the target signals as shown in Figure 12 Poly (A) tail length influence was determined.

도 12에 도시된 바와 같이, 폴리(A) 꼬리 길이는 획득된 표적 신호에 큰 영향을 미친다. 0 에서12 bp로 갈수록, 신호는 ~5x 증가하지만 이 점에서 변동이 없는 것으롤 보인다. 일부 실시예들에서 기재된 실험들에 대하여, 폴리(A) 꼬리 길이가 12bp인 범용 어댑터들을 사용하였다.As shown in FIG. 12, the poly (A) tail length has a great influence on the acquired target signal. From 0 to 12 bp, the signal increases by ~ 5x, but seems to be unchanged at this point. For the experiments described in some examples, universal adapters with a poly (A) tail length of 12 bp were used.

다양한 실시예들에서, 광범위한 대체 기술들 및 시스템들이 성공적으로 적용될 수 있다. 이러한 실시예들이 제공된다.In various embodiments, a wide variety of alternative technologies and systems can be successfully applied. Such embodiments are provided.

형광체-결합 어댑터들을 이용한 직접 어댑터-기반 표지화Direct adapter-based labeling with phosphor-binding adapters

비오틴화 어댑터들이 연결효소반응으로 연결되고 이후 스트렙타비딘-결합 형광체들로 보고되는 기술을 이용하는 대신, 형광체들이 직접 이용될 수 있다. 혼성화 표적들의 3' 말단으로 연결될 때, 범용 어댑터들은 바람직하게는 3' 말단에 또는 내부 뉴클레오티드들 중 하나에 원하는 형광체가 포함될 수 있다. 실시예 13에 설명된 바와 같이, 본 방법은 처리 단계를 하나 줄여, 더욱 간단하고 신속한 처리가 가능하다.Instead of using a technique where biotinylated adapters are linked by a ligase reaction and then reported as streptavidin-binding phosphors, the phosphors can be used directly. When linked to the 3 'end of the hybridization targets, universal adapters may preferably contain the desired phosphor at the 3' end or at one of the internal nucleotides. As described in Example 13 , the method reduces processing steps by one, which allows for simpler and faster processing.

상이한 형광체들을 가지는 어댑터들을 이용한 다중화 검출Multiplexed detection using adapters with different phosphors

일부 적용에 있어서, 공통 영역에서 다수의 핵산 종들을 검출하는 것이 중요하다. 탐침들이 입자 또는 기질의 구분 영역들에서 분리되지 않을 때, 고유 방출 스펙트럼의 형광체들을 가지는 어댑터들 변형체를 이용하여 다중 검출을 수행할 수 있다. 예를들면, 각각 고유 어댑터 탐침 서열을 가지는 3개의 탐침들이 하나의 영역에서 3개의 고유 형광체들을 가지는 어댑터들 변형체과 함께 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 도 14에 도시된다.In some applications, it is important to detect multiple nucleic acid species in a common region. When the probes are not separated in the distinct regions of the particle or substrate, multiple detection can be performed using adapter variants with phosphors in the native emission spectrum. For example, three probes each with a unique adapter probe sequence can be used with adapter variants with three unique phosphors in one region. This embodiment is shown in FIG. 14 .

달리, 일부 적용에 있어서 표적 말단의 가변성을 검출하는 것이 중요하다 (예를들면, 일 말단에서 절단된 뉴클레오티드들을 가지는 표적들). 이러한 경우, 유사한 탐침이 사용되지만, 상이한 개수의 뉴클레오티드들을 표적 탐침 영역으로 연장시킨 (바람직하게는 상이한 형광체들을 가지는) 다수의 어댑터들이 사용된다. 표적/어댑터 말단들이 완전히 인접하는 경우 연결효소반응만이 진행되고, 따라서 표적 말단 서열(들)은 다양한 어댑터들에 대하여 사용된 각각의 형광체 수준들을 측정하여 결정된다. 달리, 동일 형광체를 가지는 어댑터들이 (두 개의 시료들로) 병렬적으로 또는 (동일 시료로 그러나 2개의 연결효소반응 단계들로) 순차적으로 별도의 두 정량화 단계들로 이용될 수 있다.Alternatively, in some applications it is important to detect the variability of the target terminus (eg, targets with truncated nucleotides at one terminus). In this case, a similar probe is used, but a large number of adapters (preferably with different phosphors) are used which extend different numbers of nucleotides to the target probe region. Only the ligase reaction proceeds when the target / adapter ends are completely contiguous, so the target end sequence (s) are determined by measuring the respective phosphor levels used for the various adapters. Alternatively, adapters with the same phosphor may be used in two separate quantification steps (in two samples) in parallel or sequentially (in the same sample but in two ligase reaction steps).

표지화 및 범용 코드화 모두, 특히 모든 관여 종들이 DNA인 경우 어댑터들의 5' 또는 3' 말단에서 연결효소반응이 달성될 수 있다. DNA 연결효소를 이용할 때, 연결효소반응은 RNA 표적의3' 말단 (즉,DNA 어댑터의 5' 말단)에서 더욱 효과적이라는 것이 알려져 있다. 어댑터들은 DNA, RNA, 또는 임의 유형의 핵산 유사체일 수 있다. 어댑터들 또는 탐침들의 뉴클레오티드들은 잠김 핵산들 등과 같이 변형될 수 있다. Both labeling and universal coding, particularly when all involved species are DNA, ligase reactions can be achieved at the 5 'or 3' end of the adapters. When using DNA ligase, ligase reactions are known to be more effective at the 3 'end of the RNA target (ie, the 5' end of the DNA adapter). Adapters can be DNA, RNA, or any type of nucleic acid analog. Nucleotides of adapters or probes may be modified, such as submerged nucleic acids.

기타 기능성 어댑터들의 이용Use of other functional adapters

상기 실험에서 형광체들이 코드화 및 표지화에 사용되었지만, 제한적이지는 않지만: 발색단들, 방사성 종들, 자성 물질들, 양자점들, 등을 포함한 기타 유형의 기능성 종들도 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한 범용 코드화는 중개 (intermediary) 종들 (예를들면 비오틴)을 가지는 어댑터를 이용하여 달성될 수 있고, 기능화 (예를들면 형광)는 추가 단계에서 부가될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 어댑터들은 구조체 말단에 또는골격 (예를들면 형광 뉴클레오티드들)을 달라 형광체를 가질 수 있다. 또 다른 방식으로는, 범용 코드화 또는 표지화에서 형광을 도입하기 위하여 삽입 DNA/RNA 염료들 (예를들면 PicoGreen, YOYO-1, 등)을 사용하는 것이다. 이들은, 절단 보호가 되지 않은 핵산 종들을 선택적으로 분해하는 핵산말단가수분해효소와 같은 효소들과 함께 사용된다. 이러한 경우, 더욱 긴 서열들 또는 더욱 2차적 구조를 가지는 어댑터들은 삽입염료들로부터 더욱 밝은 신호들을 준다. 다른 경우로는, 또한 어댑터들은 형광을 부가하기 위하여 연속 공정에서 표적되어 특이적 핵산 서열들 (태그들)을 가질 수도 있다 (예를들면, 형광체-결합 상보적 올리고뉴클레오티드들을 이용). While the phosphors were used for coding and labeling in the experiments, it should be understood that other types of functional species may be used, including but not limited to: chromophores, radioactive species, magnetic materials, quantum dots, and the like. It should also be understood that general purpose coding can be achieved using adapters with intermediary species (eg biotin), and that functionalization (eg fluorescence) can be added in additional steps. Adapters can have a phosphor at the end of the construct or by varying the backbone (eg fluorescent nucleotides). Another way is to use insert DNA / RNA dyes (eg PicoGreen, YOYO-1, etc.) to introduce fluorescence in general purpose coding or labeling. They are used with enzymes such as nucleic acid terminal hydrolases that selectively degrade nucleic acid species that are not cleavage protected. In this case, adapters with longer sequences or more secondary structures give brighter signals from the dyes. In other cases, the adapters may also have specific nucleic acid sequences (tags) targeted in a continuous process to add fluorescence (eg, using phosphor-binding complementary oligonucleotides).

무-세척 (No-cleaning ( RinseRinse -- freefree )표지화 Cover

입자 분석을 위한 연결효소반응-기반 표지화 기술을 무-세척으로 적용하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 연결효소반응은 스캐닝/분석 (어댑터 Tm 이상에서 구현)보다 더 낮은 온도(예를들면, 어댑터 융점, Tm 이하)에서 진행된다. 어댑터 융점은 서열, 염농도, 잠김 핵산들, 등을 통하여 조정되어 탐침 주형으로부터 입자 분석에 사용되는 온도 이하, 근처 또는 이상의 온도로 변성된다. 연결효소반응 및 스캐닝은 어댑터 Tm 또는 약간 상회하는 온도에서 구현될 수 있고-이에 의해서도 분석 과정에서 탐침들과 결합된 최소 잔류 어댑터로 연결효소반응이 여전히 가능하다 (아마도 효율은 감소).It is possible to apply ligase-based labeling techniques for particle analysis in a wash-free manner. In one embodiment, the ligase reaction proceeds at a lower temperature (eg, adapter melting point, below Tm) than scanning / analysis (implementing above adapter Tm). Adapter melting points are adjusted through sequence, salt concentration, submerged nucleic acids, and the like to denature from probe templates to temperatures below, near or above the temperature used for particle analysis. The ligase reaction and scanning can be implemented at adapter Tm or slightly above the temperature—this also allows ligase reactions with a minimal residual adapter associated with the probes during the assay (possibly reduced efficiency).

실시예Example 6. 입자 스캐닝 6. Particle Scanning

본 발명을 이용하기에 적합한 전형적인 스캐닝 방법들을 본 실시예에서 설명한다.Typical scanning methods suitable for using the present invention are described in this embodiment.

두 개의 유입구들, 하나의 유출구, 4개의 측 스트림들, 및 125-um 폭의 검출 영역을 가지는 초점조정기구 (높이 35 um)가 Zeiss Plan Neofluar 20x 대물렌즈 (NA 0.50)가 구비된 Zeiss Axio Observer 현미경 상에 장착되었다 (도 9a) (Chapin, S. C., et al ., Lab Chip 9, 3100-3109 (2009)). 크롬-코팅 소다석회 유리 마스크 (Advance Reproductions)를 조리개 슬라이더바 (iris slider bar)에 끼우고 현미경 시야조리개에 삽입하여 100-mW, 532-nm 레이저 (Dragon Lasers) 빔 스폿을 스캔 평면의4 x 90 um 박형 여기창 (thin excitation window)으로 제한하였다. 각각의 스캐닝 전에, 파워미터 (Newport, Model 1815-C)로 레이저 정렬을 보정하였다. Clara Interline CCD 카메라 (Andor Technology)로 획득된 영상을 이용하여, 기구 유출 포트로부터 약 750 um에서 긴 치수가 유동 방향에 수직으로 놓이도록 여기창을 정렬하였다. 현미경의 측 포트에 있는 전환 박스를 이용하여 CCD 및 통과 입자들의 형광 표시들을 기록하는 광전자증배관 (PMT, Hamamatsu H7422-40)을 교번하였다. The focusing mechanism (35 um in height) with two inlets, one outlet, four side streams, and a 125-um wide detection zone is equipped with a Zeiss Axio Observer equipped with a Zeiss Plan Neofluar 20x objective (NA 0.50) Mounted on microscope (FIG. 9A) (Chapin, SC, et al ., Lab Chip 9, 3100-3109 (2009). Insert a chromium-coated soda lime glass mask into the iris slider bar and into the microscope aperture to insert a 100-mW, 532-nm Laser Lasers beam spot 4 x 90 Limited to um thin excitation window. Prior to each scanning, laser alignment was calibrated with a power meter (Newport, Model 1815-C). Using an image acquired with a Clara Interline CCD camera (Andor Technology), the excitation window was aligned so that the long dimension was perpendicular to the flow direction at about 750 um from the instrument outlet port. A photomultiplier tube (PMT, Hamamatsu H7422-40) was used to record the fluorescent indications of the CCD and passing particles using a conversion box at the side port of the microscope.

초점 시스 스트림으로 기능하는 PTET를 저장소 유입구로부터 주입하였다. 각각의 시도에서, Tygon 튜브를 통하여 팁에 연결된 주사기를 이용하여 입자-함유 유체를 변형 피펫 팁으로 흡입하였다. 팁을 적당한 PDMS 유입구 포트에 삽입하고 가압 8 psi으로 양 유체들을 유동시켰다. 50 ul의 입자-함유 유체에 대한 스캔은 전형적으로 ~30 s 유지되고 25 ul 이하의 시스 유체를 사용하였다. 분석에 사용된 입자들 수에 따라 입자 처리율은 초당 5-25 범위이었다. 기구들은 열화되지 않고 50회 이상 사용할 수 있었다. 각각의 스캔 이후, 세척액 30 ul 1x TE를 입자 유입구로 통과시켜 갇힌 입자들을 분출시켰고 운전 간 오염을 줄였다. 또한, 로딩 팁을 에탄올 및 물로 세척하고 재사용할 수 있다. Eppendorf 튜브로부터 수작업으로 로딩하여, 8개의 시료들을 30분내에 스캔하고 분석하였고, 8-h 작업으로 ~125 시료들의 예상 처리율에 이르렀다. 본 기술의 차후 적용에 있어서, 입자-로딩 자동화 및 웰-플레이트 및 전산화 액체 처리 시스템을 이용한 세척 과정으로 효율은 더욱 증가할 것이다 (>500 시료들/일). PTET serving as focal sheath stream was injected from the reservoir inlet. In each trial, the particle-containing fluid was aspirated into the modified pipette tip using a syringe connected to the tip through a Tygon tube. The tip was inserted into a suitable PDMS inlet port and both fluids were flowed at pressurized 8 psi. Scans for 50 ul of particle-containing fluid were typically maintained at ˜30 s and used less than 25 ul of sheath fluid. Depending on the number of particles used in the analysis, particle throughput was in the range of 5-25 per second. The instruments could be used more than 50 times without deterioration. After each scan, 30 ul 1 × TE of washing solution was passed through the particle inlet to eject trapped particles and to reduce contamination between runs. In addition, the loading tip can be washed and reused with ethanol and water. Manually loaded from Eppendorf tubes, eight samples were scanned and analyzed in 30 minutes, and the expected throughput of ˜125 samples was reached in 8-h operation. In future applications of the present technology, the efficiency will be further increased (> 500 samples / day) with particle-loading automation and washing procedures using well-plates and computerized liquid treatment systems.

저역필터가 구비된 자체제작 증폭기로 PMT 출력 전류를 조절하고, 디지털 획득 (DAQ) 보드 (USB-6251, National Instruments)로600 kHz로 생성 전압 신호를 잡았다. Python으로 쓰여진 스크립트로 각각의 스캔을 이진 텍스트 파일로 전환시켜 오프-라인 분석하였다. 도처에 형광 로다민이 포함된 단일-화학 입자들을 스캔하여 스캐닝 시스템 성능을 최적화하여, 최고 신호-대-잡음 비율 (SNR) 및 주파수 응답이 가능한 증폭기 게인 (22), 차단 주파수 (100 kHz), 슬릿 폭 (4 um), 및 PMT 제어 전압 (0.300 V)의 조합을 얻었다. 또한, 다양한 바코드 설계들의 입자들을 스캐닝하여, 유동 정렬 과정에서 연성의 수화겔들의 기계적 변형을 방지하기 위하여 구멍들 간 최소 간격 8 um이 필요하다는 것을 알았다. 스캔 프로파일들에서 골 깊이에 미치는 영향을 결정하기 위하여 체계적으로 구멍들 크기를 변경시킨 연구들에 기반하여4-수준 코드 설계를 적용하였다 (도 9b 및 c).A self-contained amplifier with low-pass filter regulated the PMT output current and captured the generated voltage signal at 600 kHz with a digital acquisition (DAQ) board (USB-6251, National Instruments). A script written in Python was used to convert each scan into a binary text file for off-line analysis. Optimized scanning system performance by scanning single-chemical particles containing fluorescent rhodamine everywhere, with amplifier gain 22, cutoff frequency (100 kHz), slit with highest signal-to-noise ratio (SNR) and frequency response A combination of width (4 um) and PMT control voltage (0.300 V) was obtained. In addition, by scanning particles of various barcode designs, it was found that a minimum spacing of 8 um between holes was required to prevent mechanical deformation of the soft hydrogels in the flow alignment process. A four-level code design was applied based on studies that systematically changed the hole size to determine the effect on bone depth in scan profiles ( FIGS. 9B and C ).

실시예Example 7: 데이터 분석 7: Data analysis

본 발명에 의한 전형적인 데이터 분석이 본 실시예에서 설명된다.Typical data analysis by the present invention is described in this example.

스캐닝 처리로 생성된 미처리 데이터 파일들 (2천만 점들/스캔)은 개별 입자 표시들 분리, 각각의 입자에 의해 표시되는 코드 식별, 및 결합 표적 함량 정량화를 위하여 설계된 주문형 작성된 MATLAB 알고리즘으로 분석된다. 알고리즘은 5 s 내에 50-ul 시료들 스캔을 처리하였고, 본 방식은 고효율 적용분야에 적합하다. 처음 필터 단계에서, 알고리즘은 역치 전압을 초과하는 스캔 부분들을 추출하고 각각의 추출 구역에 대하여 입자 표시로 식별되는 특성 여부를 조사한다. 형광 코드 영역 특정 특성들을 기준점들로 이용하여, 고-신뢰도로 각 입자 속도에 대한 추정치가 결정되고 5개의 코드 구멍들에 대한 골 위치들을 정확히 찾아내기 위하여 활용된다. 입자 배향 (, 탐침- 또는 코드-우선)은 불활성 완충 영역과 경계를 이루는 고정-값 "3" 구멍을 이용하여 설정되었다. 골 깊이로부터 초기 코드 식별이 계산된 후, 동일 수준으로 지정된 구멍들의 골 깊이 표준 편차를 측정하여2차 검토되고 필요하다면 보정이 이루어진다. 최종 복호 단계에서, 골 깊이 및 할당 수준 사이 상관 선형도를 계산하여 입자에 대한 신뢰 점수가 계산된다. 피어슨 계수가 0.97이하이면 입자 복호화 현상이 거절된다. Raw data files (20 million dots / scan) generated by the scanning process are analyzed with a custom written MATLAB algorithm designed for separating individual particle marks, identifying the code represented by each particle, and quantifying binding target content. The algorithm processed a scan of 50-ul samples in 5 s, and the method is suitable for high efficiency applications. In the first filter step, the algorithm extracts scan portions that exceed the threshold voltage and examines whether each feature is identified by the particle representation for the extraction zone. Using fluorescence code region specific properties as reference points, an estimate for each particle velocity with high-reliability is determined and utilized to pinpoint the valley positions for the five code holes. Particle orientation ( ie , probe- or cord-first) was set using fixed-value “3” holes bounded by inert buffer regions. After the initial code identification is calculated from the bone depth, the bone depth standard deviation of the designated holes at the same level is measured and secondary reviewed and corrected if necessary. In the final decoding step, the confidence score for the particle is calculated by calculating the correlation linearity between bone depth and allocation level. If the Pearson coefficient is 0.97 or less, particle decoding is rejected.

결합 표적 함량을 계산하기 위하여, 측정된 입자 속도를 이용하여 탐침 영역 중앙 위치를 추론한다. 간단하게는, 검색창을 이용하여 본 영역에서 스캔을 검사하고, 표적-결합 현상과 상관될 수 있는 국부적 최대치를 식별하기 위하여 검색한다. 최대치가 발견되면, 스캔 프로필을 따르는 검색창 위치는 두 개의 끝점들이 신호 진폭에서 충분히 닫힐 때까지 조정되어, 정량화 목적으로 평균화되는 거의 대칭적 최대 부분이 선택된다. 최대치가 발견되지 않는 경우에는, 검색창 없이 탐침 중앙에 대한 본래 추정치를 이용하여 평균 신호를 계산한다. 주어진 탐침 서열 및 배양 조건에 대한 배경을 계산하기 위하여, 예를들면, 상기 절차에 의한 miSpike 표적 100 amol만의 존재에서 동일 합성 분량들의 입자들이 배양된다. 본 방법은 표지화 과정에서 사용되는 PEG 지지체 및 범용 어댑터로부터 유발되는 탐침-의존성 배경 측정치를 제공한다. 또한, 모든 코드 식별 및 표적 수준들 계산시에, 표적 수준이 본 탐침과 연결되는 표적 수준들로 이루어진 데이터 집합의 3/4 분위수 상부 또는 1/4 분위수 하부 1 사분위수 범위보다 크다면 입자는 고려되지 않는다. 이러한 측정은 정확한 코드 할당 및 운전-간 (inter-run) 오염에 대한 추가적인 보호 조치로 취해진다. In order to calculate the binding target content, the measured particle velocity is used to infer the probe region center position. For simplicity, a search box is used to examine the scan in this area and search to identify local maximums that can be correlated with the target-binding phenomenon. If a maximum is found, the search window position along the scan profile is adjusted until the two endpoints are sufficiently closed at the signal amplitude, so that the nearly symmetric maximum portion that is averaged for quantification purposes is selected. If no maximum is found, the mean signal is calculated using the original estimate for the probe center without a search box. To calculate the background for a given probe sequence and culture conditions, for example, the same synthetic portions of particles are cultured in the presence of only 100 amol of miSpike target by the above procedure. The method provides probe-dependent background measurements derived from the PEG support and universal adapters used in the labeling process. In addition, in all code identification and target level calculations, particles are considered if the target level is greater than the 3/4 quartile upper or quartile lower 1 quartile range of the data set consisting of target levels associated with the probe. It doesn't work. This measurement is taken as an additional protection against correct code assignment and inter-run contamination.

보정 및 프로필 연구를 위하여, 각각의 배양 조건에서 각각의 표적에 대하여 배경-제거된 평균 신호들을 계산하였다. 보정 데이터의 운전-간 비교를 위하여, 순수 (neat) 및 E. coli 모두의 검사에 대하여100-amol miSpike 기준값을 제공하는 빈 (0 amol) 시료들로 배경-제거된 miSpike 진폭에 의해 신호들을 정규화하였다. 보정 곡선들 (도 15도 16)에 보이는 miSpike 표적 값들은 표지화 및 스캐닝 처리 재현성을 보이기 위하여 본 기준으로 조정되지 않았다. 프로필 연구를 위하여, 각각의 건강한 조직에 대한 제1 스캔에 의한 배경-제거된 miSpike 신호는 이러한 조직 분석을 위한 기준으로 사용하였다. 총 RNA 함량과는 독립적인 직접 정량 비교가 가능하도록, 주어진 프로필 스캔 신호들을 본 스캔에서 RNU6B 함량으로 더욱 정규화하였다. 조직 분석들은 시초일 이후 최소한 하루가 지나고 반복적으로 운전되었다. 각각의 계산된 발현 비율을 위하여, 일관성을 위하여 동일 실험 세트에서 건강조직 및 종량 시료들을 분석하고 스캔하였다. 발현 비율 (expression ratio)을 계산하기 위하여 주어진 병태 조직에서 검출 가능하도록 최소한 2 amol 의 표적이 요구되었다. 각각의 조직 유형에 대하여 단일 환자의 시료만을 사용하였으므로, 역치 방식을 구현하여 조절이상을 결정하였다. 각각의 조직에 있는 각각의 표적에 대하여, 3번의 개별 시도로부터의3개 log-변환 발현비들을 사용하여 세트 평균을 표준 편차로 나누어 SNR을 계산하였다. 3 이상의 SNR을 가지는 표적들은 조절 이상으로 고려하였다. 20 경우 모두 조절이상은 성숙 miRNA (20 중 16) 또는 miRNA 전구체 (20 중 4)의 발현 프로필들과 관련된 문헌들에서의 관찰치와 상관될 수 있었다.For calibration and profile studies, background-deleted mean signals were calculated for each target at each culture condition. For a run-to-run comparison of the calibration data, the signals are normalized by miSpike amplitude background-rejected with empty (0 amol) samples that provide 100-amol miSpike reference values for the examination of both neat and E. coli. It was. The miSpike target values shown in the calibration curves ( FIGS. 15 and 16 ) were not adjusted to this criterion to show labeling and scanning process reproducibility. For the profile study, the background-cleared miSpike signal by the first scan for each healthy tissue was used as a reference for this tissue analysis. Given profile scan signals were further normalized to RNU6B content in this scan to allow direct quantitative comparison independent of total RNA content. Tissue analyzes were run repeatedly at least one day after the initial date. For each calculated expression rate, healthy tissue and weigh samples were analyzed and scanned in the same set of experiments for consistency. In order to calculate the expression ratio, a target of at least 2 amol was required to be detectable in a given pathological tissue. Since only a single patient sample was used for each tissue type, a threshold mode was implemented to determine dysregulation. For each target in each tissue, SNR was calculated by dividing the set mean by the standard deviation using three log-transformation expression ratios from three separate trials. Targets with three or more SNRs were considered overregulated. In all 20 cases dysregulation could be correlated with observations in the literature related to expression profiles of mature miRNA (16 of 20) or miRNA precursors (4 of 20).

실시예Example 8:  8: miRNAmiRNA 프로필 profile

본 실시예에 기재된 실험은 본 발명에서 제공되는 조성물들 및 방법들이 다양한 분야 (예를들면, miRNA 프로필)에 사용될 수 있다는 것을 보인다.The experiments described in this example show that the compositions and methods provided herein can be used in a variety of applications (eg, miRNA profiles).

실험적으로, 10개의 임상 관련 miRNA 표적들을 특정하는 12-다중 분석에서 동적 범위, 감도, 및 특이성을 조사하여 본 기술을 입증하였다. 조직 유형들 및 질환 상태에 따른 상대 불변성 (invariance)으로 인하여, RNU6B를 정규화 목적으로 내부 대조군으로 사용하였다. 또한 100 amol miSpike (합성 21-mer)를 외부 대조군으로 이용하여 표지화 및 스캐닝 처리들의 일관성을 검증하였다. 본 연구를 위하여 12 분량들의 단일-탐침 입자들을 합성하였다. 표적 혼성률 차이를 보상하기 위하여, 미리 결정된 축척법칙 (scaling law)을 이용하여 (표 1) 각각의 표적에 대한 탐침 농도를 조정하여 대략 비율을 일치시켰다 (coarse rate-matching). 스캐너 다용성을 완전히 보이기 위하여, 5개의 개별 코드들을 각각의 탐침 유형 입자들과 연관시킴으로써, 60-다중 분석을 모의하였다.Experimentally, this technique was demonstrated by examining dynamic range, sensitivity, and specificity in a 12-multiple assay that specifies 10 clinically relevant miRNA targets. RNU6B was used as an internal control for normalization purposes due to relative invariance depending on tissue type and disease state. In addition, 100 amol miSpike (synthetic 21-mer) was used as an external control to verify the consistency of labeling and scanning treatments. Twelve portions of single-probe particles were synthesized for this study. To compensate for target hybridization differences, coarse rate-matching was made by adjusting the probe concentrations for each target (Table 1) using a predetermined scaling law. To fully show scanner versatility, a 60-multiple analysis was simulated by associating five individual codes with each probe type particle.

본 시스템의 감도 및 동적 범위를 더욱 평가하기 위하여, 12 표적들 중 4개를 50-ul 배양 혼합액들에 1 내지 2187 amol 함량으로 동시에 첨가하였다. 4개의 log들에 대하여 선형 검출기 반응을 관찰하였고, 4 표적들 중 3개에 대하여 부 (sub)-아토몰 감도를 달성하고 순수 (neat) 시료들 및 복잡계 (complexity)를 부가하기 위하여 200 ng E. coli 총 RNA가 첨가된 시료들 간 상당한 일치가 있다 (도 15 및 도 16). 비교하면, 현존 비드-기반 방법은200-amol 검출 한계를 가지고 단 하나의 log 범위를 가진다. 특이성을 평가하기 위하여, let-7a 입자들 및 200 ng E. coli 총 RNA를 함유한 시료들에 각각 200 amol로 첨가된 let-7 계통의 4 멤버들에 대하여 분석하였다. 스캐닝 결과 최대 교차-반응성은 27%로 나타나고 (도 15b), 이것은 다른 시스템들 (미세배열 ~50%) 보다 낮은 것이고 더욱 낮은 혼성화 염 농도들로 상당히 개선될 수 있다 (도 17). 이러한 분석은 운전-중 (intra-run) 및 운전-간 COV는 2-7%으로 재현성이 매우 높았다 (표 3). 검출 및 입자 제조 한계로 인하여, 일반적으로 표적 수준에 대한 고-신뢰 추정을 위한 분석에서 비드-기반 시스템들 사용자들은 각 유형의 비드4,500 사본들을 적용한다. 이와는 대조로, 각각의 탐침 유형에 대하여 단지 10-15 수화겔 입자들을 분석하는 것으로 충분하다는 것을 알았다 (도 18).To further assess the sensitivity and dynamic range of the system, four of the 12 targets were added simultaneously to the 50-ul culture mixtures at a content of 1 to 2187 amol. A linear detector response was observed for 4 logs and 200 ng E to achieve sub-atomol sensitivity for 3 of 4 targets and add neat samples and complexity. . coli between the total RNA sample is added a significant match (Fig. 15 and 16). In comparison, existing bead-based methods have a 200-amol detection limit and only one log range. To assess specificity, four members of the let-7 line added at 200 amol each to samples containing let-7a particles and 200 ng E. coli total RNA were analyzed. Scanning results show a maximum cross-reactivity of 27% ( FIG. 15B ), which is lower than other systems (microarray ˜50%) and can be significantly improved with lower hybrid salt concentrations ( FIG. 17 ). This analysis showed very high reproducibility with intra-run and inter-run COVs of 2-7% ( Table 3 ). Due to detection and particle manufacturing limitations, bead-based systems users generally apply 4,500 copies of each type of beads in the analysis for high-reliability estimation of target levels. In contrast, it was found that only 10-15 hydrogel particles were sufficient for each probe type ( FIG. 18 ).

표 3: E. coli 보정 곡선에 대한 표적 수준의 운전-중 COV. 모든 값들은 평균 19 입자들을 사용하여 통계적으로 계산된 백분율이다. miR-222는 1 amol 이상에서 검출 한계를 보였다. 9개의 표시 스캔 설정에 대하여 배경-제거된 miSpike 신호 (100 amol)에서 운전-간 COV는 6.84%였다. Table 3: E. coli Target-on-run COV at the calibration curve. All values are percentages calculated statistically using an average of 19 particles. miR-222 showed a detection limit above 1 amol. The run-to-run COV for the background-removed miSpike signal (100 amol) for the nine display scan settings was 6.84%.

Figure pct00004
Figure pct00004

플랫폼에 대한 추가적 검증으로, 종양 및 인접 정상 조직에 걸쳐 여러 유형의 종양 발현 프로필을 수행하였다. 예상된 바와 같이, 검사된 모든 질환에 있어 여러 miRNA 표적들의 조절 이상을 관찰하였다 (도 15c, 표 4, 및 표 5). 이들 시료에 대하여250 ng 총 RNA를 사용하였지만, 100 ng만을 사용한 폐 시료들에 대하여 유사한 결과들을 얻었고, 이는 낮은 투입 RNA으로도 충분하다는 것을 제안하는 것이다. 단 3 h의 총 분석시간으로, 미세배열(~24 h) 방식보다 프로필은 더욱 효율적이고 현재의 비드-기반 방법들보다 훨씬 우수한 감도 및 재현성을 보인다. Further validation of the platform performed several types of tumor expression profiles across tumors and adjacent normal tissues. As expected, dysregulation of several miRNA targets was observed for all diseases examined ( FIG. 15C, Table 4, and Table 5 ). Although 250 ng total RNA was used for these samples, similar results were obtained for lung samples using only 100 ng, suggesting that low input RNA is sufficient. With a total analysis time of just 3 h, the profile is more efficient than the microarray (~ 24 h) approach and much better sensitivity and reproducibility than current bead-based methods.

표 4: 250-ng 조직 프로필 반복 검증에 대한 평균 표적 함량들 및 운전-간 표적 함량 COV. 각 항목의 상부 수치는 반복 시도들에 대한 평균 함량 (amol); 괄호 내 아래 수치는 운전-간 COV (%). 함량들은 각 운전으로부터 배경-제거된 100-amol miSpike 신호와 비교하여 결정되었다. 재현성을 엄격히 테스트하기 위하여 반복 분석들을 다른 날들에 수행하였다. 평균 16 입자들을 이용하여 각각의 통계를 계산하였다. 데이터가 없는 곳은 2 amol 절단값 이상에서 표적이 존재하지 않는다는 것을 나타낸다. TABLE 4 Average target contents and run-to-run target content COV for 250-ng tissue profile iteration validation. The upper value of each item is the average content (amol) for repeated attempts; Figures in parentheses below are COV (%) between runs. The contents were determined in comparison to the 100-amol miSpike signal that was background-depleted from each run. Repeated analyzes were performed on different days to strictly test reproducibility. Each statistic was calculated using an average of 16 particles. No data indicates no target exists above 2 amol cleavage.

Figure pct00005
Figure pct00005

표 5: 250-ng 분석에 대한 Log-변환 발현 비율. 각각의 항목의 상부 수치는 특정 조직에서 3회 시도에 따른 표시된 표적의 종양 함량-대-건강 조직 함량의 log-변환 비율의 평균이고; 괄호 내 아래 수치는 표준편차이다. 적색 항목은 조절 이상을 나타낸다. 데이터가 없는 항목은 비율이 계산되지 않았다는 것을 나타낸다. Table 5 : Log-transformation expression ratio for 250-ng assay. The upper value of each item is the average of the log-conversion ratio of tumor content-to-health tissue content of the indicated targets over three trials in a particular tissue; The numbers below in parentheses are the standard deviations. Red items indicate more than adjustment. Items without data indicate that the ratio was not calculated.

Figure pct00006
Figure pct00006

따라서 이러한 고효율의 핵산 프로필 시스템 및 플랫폼은 도식적-코드화 수화겔 미세입자들 이용을 가능하게 하는 다용성 스캐닝 및 표지화 방법의 적용을 보이는 것이다. 본 시스템의 전례없는 감도, 유연성, 및 처리량 조합으로 탐색 및 임상 적용, 특히 혈청과 같이 쉽게 입수 가능한 매질 중의 낮은-수도 miRNA 및 기타 생체분자들의 정량화에 놀라운 가능성을 제공한다.This highly efficient nucleic acid profile system and platform thus demonstrates the application of a versatile scanning and labeling method that enables the use of schematic-encoded hydrogel microparticles. The system's unprecedented sensitivity, flexibility, and throughput combinations offer surprising possibilities for screening and clinical applications, especially for quantification of low-water miRNAs and other biomolecules in readily available media such as serum.

실시예Example 9: 다중-현상 입자들 스캐닝  9: Scanning multi-developed particles

본 방법이 표준 세포분석과 차별되는 것을 보이는 실시예가 하기 19에 도시된다. 본 실시예에서, 다중 기능성 입자들의 기능성 영역들은 세포분석기로 하여금 현상 기록을 촉발시키는 조명 산란 유발 개체들을 담지한다.Examples showing that the method differs from standard cell assays are shown in FIG. 19 below. In this embodiment, the functional regions of the multi-functional particles carry the light scattering-inducing entities that cause the cytometer to trigger the development record.

두 개의 코드화 영역들 및 표적이 포획되는 단일 탐침 영역을 가지는 입자 구조가 보인다. 두 개의 코드화 영역들은 3 형광 채널들에서 구분된 형광 표시들을 주도록 내장된 다양한 수준의 형광체들을 가진다. 입자 배향을 나타내기 위하여 하나의 코드화 영역들은 다른 것보다 의도적으로 더 넓다. 표적은 도시된 바와 같이 바람직하게는 단일 형광 채널에서 나타나는 형광체로 표지될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 입자는 3 현상들로 보고될 것이다. 이들 3 현상들 중, 제1 및 마지막 현상은 코드 정보를 주고, 제2 현상은 표적 정량화에 사용된다. 이러한 방식으로, 코드 및 포획된 표적은 비-동시 다발적으로 정량화된다.The particle structure is shown with two coding regions and a single probe region where the target is captured. The two encoded regions have various levels of phosphors built in to give distinct fluorescent indications in the three fluorescent channels. One coding regions are intentionally wider than the other to indicate particle orientation. The target may be labeled with a phosphor, preferably shown in a single fluorescent channel, as shown. In this example, each particle will be reported in three phenomena. Of these three phenomena, the first and last ones give code information and the second one is used for target quantification. In this way, the code and the captured target are quantitated non-simultaneously.

본 방법의 구현을 보이는 예비 실험들을 진행하였다. 넓은 불활성 영역 측면에 배치된 두 형광 영역들 (각각 Cy5 및 Cy3 형광 염료들로 염색된 30mm 및 60mm)을 가지는 ~200x35x30mm 치수의 다중 기능성 입자들을 합성하였다. 유속 100ml/분 및 코어 크기 40mm의 Accuri C6 세포분석기에 입자들을 주행시켰다. FL4-H (Cy5 검출)에서 역치를 100,000으로 설정하였다.Preliminary experiments showing the implementation of the method were conducted. Multifunctional particles of ˜200 × 35 × 30 mm dimensions were synthesized with two fluorescent regions (30 mm and 60 mm stained with Cy5 and Cy3 fluorescent dyes, respectively) placed on the side of the wide inactive region. The particles were run on an Accuri C6 cytometer with a flow rate of 100 ml / min and a core size of 40 mm. The threshold in FL4-H (Cy5 detection) was set to 100,000.

세포분석기에 기록된 각각의 현상이 분해능 1ms의 타임 스탬프로 주어진다. 입자들은 전형적으로 유동셀을~1m/s 속도로 이동하므로, 200um 길이의 입자에 대한 조사는 ~0.2ms 지속된다고 예상된다. 따라서, 단일 다중 기능성 입자로부터 기록되는 두 현상들은 동일한 타임 스탬프에 나타날 것으로 예상된다. 각각의 입자가 두 개의 분리 현상들로 판독되는지를 보이기 위하여, 주어진 현상들 개수를 가지는 타임 스탬프들 카운트를 보이는 히스토그램을 도시하였다. 타임 스탬프 당 현상들 개수는 본 입자들에 대하여는 짝수 (단일 입자에 대하여는2 현상들, 두 입자들에 대하여는4 현상들, 기타 등)이고, 정규 입자들에 대하여는 홀짝일 것이라고 예측된다. 대조군으로, 전형적인 구 형태의 표준 Accuri 8-피크 보정 비드들을 주행하였다. 결과는 도 20에 도시된다.Each phenomenon recorded in the cytometer is given a time stamp of 1 ms resolution. Since the particles typically move the flow cell at a rate of ˜1 m / s, irradiation of 200 um particles is expected to last ˜0.2 ms. Thus, two phenomena recorded from a single multifunctional particle are expected to appear in the same time stamp. To show whether each particle is read as two separate phenomena, a histogram showing a time stamp count with a given number of phenomena is shown. The number of phenomena per time stamp is expected to be even for the present particles (2 phenomena for a single particle, 4 phenomena for two particles, etc.) and to be sipping for normal particles. As a control, a typical spherical form of standard Accuri 8-peak calibration beads was run. The results are shown in FIG.

데이터 획득 과정을 통하여 보정 비드들은 상당히 무작위로 스캔되어, 1 - 4 비드들/타임 스탬프의 범위를 제공한다는 것을 알 수 있다. 한편, 다중 기능성 입자들은 2 또는 4 현상들 집단/타임 스탬프을 보이고, 이는 각각의 입자가 두 현상들로 판독된다는 이론과 매우 잘 맞는다. 또한, 현상 대 시간 도표로부터 각각의 타임 스탬프 과정에서, 고- 및 저-수준의 형광 판독이 있다는 것을 알 수 있다. FL-2 채널에서 입자들이 하나는 밝고 하나는 어두운 영역의 형광을 가지도록 설계되었고, 이 역시 각각의 입자가 두 개의 이산 현상들로 판독된다는 이론을 지지하는 것이다. 이러한 방법은 입자 당 3 또는 그 이상의 현상들에도 적용될 수 있다. 각각의 영역/현상은 형광 수준, 정방향 또는 측 산란, 및 폭에 있어서 가변된다.Through the data acquisition process it can be seen that the calibration beads are scanned quite randomly, providing a range of 1-4 beads / time stamp. Multifunctional particles, on the other hand, show a group of 2 or 4 phenomena / time stamp, which fits very well with the theory that each particle is read into two phenomena. It can also be seen from the development versus time plot that there is a high- and low-level fluorescence reading in each time stamp process. The particles in the FL-2 channel are designed to have one bright and one dark region of fluorescence, which also supports the theory that each particle is read out with two discrete phenomena. This method can also be applied to three or more phenomena per particle. Each region / phenomena varies in fluorescence level, forward or side scatter, and width.

일부 경우에는, 다수 형광체들의구분된 수준들을 다중 기능성 입자들의 각 코드화 영역에 결합시키는 것이 유용하다. 기술 검증을 위하여, 일단에 단일 60mm 코드화 영역을 가지는 막대-형태 입자들, 200x35x30mm을 사용하였다. 코드화 영역을 Cy3 및 Cy5 형광 염료들의4개의 구분된 수준들을 이용하여 표지하였다. 입자들을 유속 100ml/분, 코어 크기 40mm, 및 FL4에서의 역치5000인 Accuri C6 세포분석기로 분석하였다. 결과는 하기 도 7에 도시된다.In some cases, it is useful to combine the differentiated levels of multiple phosphors into each encoded region of multiple functional particles. For technical verification, rod-shaped particles, 200 × 35 × 30 mm, with a single 60 mm coding area at one end were used. The encoded region was labeled using four distinct levels of Cy3 and Cy5 fluorescent dyes. Particles were analyzed with an Accuri C6 cytometer at a flow rate of 100 ml / min, core size of 40 mm, and a threshold of 5000 at FL4. The results are shown in FIG. 7 below.

도 7의 도표는 다중 기능성 입자들 각각의 코드화 영역에서 구분된 형광 지문이 생성될 수 있다는 것을 보인다. 데이터 점들의 각 집단은 구분된 코드를 나타낸다.The diagram of FIG. 7 shows that distinct fluorescent fingerprints can be generated in the coding region of each of the multifunctional particles. Each group of data points represents a separate code.

이러한 방법을 이용하여 데이터를 분석하기 위하여, 현상들을 입자들로 분류하고, 입자들을 배향하고 (orient), 원한다면 형광을 표준에 대하여 정규화하고, 각각의 코드 및 탐침 영역에서의 형광, 산란, 또는 현상 폭을 정량화하기 위한 알고리즘이 요구된다. 이후 각각의 입자에 대한 해당 코드에 대하여 신뢰수준이 주어지고, 예정된 신뢰수준으로 호출되지 않는 것들은 분석에서 제외된다. 이후 탐침 영역의 형광이 피검 시료에 존재하는 표적 함량을 결정하기 위하여 사용된다. 본 시스템은 스캐닝 과정 또는 이후에 분석 수행 소프트웨어를 이용하여 용이하게 자동화될 수 있다.To analyze the data using this method, the phenomena are classified into particles, orient the particles, normalize the fluorescence, if desired, to a standard, and fluorescence, scattering, or developing in each code and probe region. An algorithm is needed to quantify the width. A confidence level is then given for the corresponding code for each particle, and those that are not called with a predetermined confidence level are excluded from the analysis. The fluorescence of the probe area is then used to determine the target content present in the test sample. The system can be easily automated using analysis performing software after or after the scanning process.

실시예Example 10. 미처리 신호 10. Raw Signal 판독Reading

본 실시예는 표준 유세포분석기들에서 다중 기능성 입자들을 조사하는 것을 보인다. 일부 실시예들에서, 조사는 세포분석기 검출기로부터 신호를 획득하는 것이고, 이후 장비의 펌웨어 및 주문형 소프트웨어로 현상들로 처리되어 입자들 스캔 식별, 배향 및 분석이 이루어진다. Partec, Accuri (C6), 및 Millipore (Guava)의 3개의 개별 세포분석기를 이용하여 입자들 스캐닝에 대한 기술을 검증하였다. This example shows the investigation of multiple functional particles in standard flow cytometers. In some embodiments, the irradiation is to acquire a signal from a cytometer detector, which is then processed into phenomena with the instrument's firmware and custom software to effect particle scan identification, orientation, and analysis. Three separate cytometers from Partec, Accuri (C6), and Millipore (Guava) were used to validate the technique for scanning particles.

미가공 데이터를 수집하기 위하여, 간단한 회로 (때로는 단일 저항만)를 통하여 연결된, 각 세포분석기 단일 PMT로부터의 리드들 (Partec 및 Millipore) 또는 QC 핀 (Accuri)을 이용하고, 표준 데이터 획득 (DAQ) 보드 (National Instruments NIDAQ-USB6250)를 이용하여 전압을 측정하였다. Python으로 쓰여진 주문형 스트립트를 이용하여 DAQ 보드와 통신하고, 사용자는 시료들 개수 및 주파수를 입력할 수 있다. 시료들을 60 kHz 내지 1 MHz 범위에서 취하였다. 획득 후, 데이터를 단일 파일에 저장하였다. Standard data acquisition (DAQ) boards, using leads (Partec and Millipore) or QC pins (Accuri) from each cytometer single PMT, connected via a simple circuit (sometimes only a single resistor), to collect raw data The voltage was measured using a National Instruments NIDAQ-USB6250. Custom scripts written in Python are used to communicate with the DAQ board, allowing the user to enter the number and frequency of samples. Samples were taken in the range of 60 kHz to 1 MHz. After acquisition, the data was stored in a single file.

분석을 위하여, 고속프리에변환-기반 필터링을 적용하여 각각의 스캔에 대하여 원하는 주파수 응답을 분리하였다. 이후, 역치를 설정하여 각각의 시료에서 입자들을 식별하였다. 신호가 예정된 수의 시료들에 대한 역치 이상에서 검출되면, 관심 영역 및 인접 데이터 점들이 단일 입자 스캔으로서 저장된다. 각각의 입자 내부에 제작된 설계 특징부를 사용하여 코드 및 탐침 영역들을 식별하였다. 또한, 각각의 입자에 주어진 특징부에 의해 각각의 신호를 정규화하였다. 실시예에서 본 바코드들은 입자를 따라 다른 형광 수준들을 가지는 일련의 띠들로 이루어졌다.For analysis, fast Fourier transform-based filtering was applied to isolate the desired frequency response for each scan. The threshold was then set to identify particles in each sample. If a signal is detected above the threshold for a predetermined number of samples, the region of interest and adjacent data points are stored as a single particle scan. Design features built inside each particle were used to identify the cord and probe regions. In addition, each signal was normalized by the features given to each particle. In the examples the barcodes consisted of a series of bands with different fluorescence levels along the particle.

테스트 입자들의 기본 세트를 이용하여 3개의 상업적 세포분석기들에서 입자-대-입자 스캔의 정렬 및 일관성을 평가하였다. 3개의 구분된 영역들을 가지는 막대-형태 형광 입자들을 합성하였다. 정규 형광 현미경의 정적 영상 스캔들을 각각의 장비 단일 PMT에서 획득된 미처리 스캔들로부터 얻은 것들과 비교하였다. FFT-기반 필터링을 적용하여 각각의 장비에 대한 원하는 주파수 응답을 분리한 후, 속도 편차를 보상하기 위하여 식별된 각각의 입자로부터의 신호를 조정하고 (scaled) (x-축 만) 공통 x-축에 따라 도시하였다. 겹친 입자 스캔들 및 현상 폭 분포 (입자 속도와 역상관)를 가지는 전형적인 결과를 도 21도 22에 나타낸다.A basic set of test particles was used to assess the alignment and consistency of the particle-to-particle scans in three commercial cytometers. Rod-shaped fluorescent particles with three distinct regions were synthesized. Static image scans of a normal fluorescence microscope were compared with those obtained from raw scans obtained in each instrument single PMT. After applying the FFT-based filtering to separate the desired frequency response for each device, the signal from each identified particle is scaled (x-axis only) and the common x-axis to compensate for velocity deviations. As shown. Typical results with overlapping particle scandals and development width distribution (correlation with particle velocity) are shown in FIGS. 21 and 22 .

정적 스캔과 비교할 때, 모든 3 세포분석기들은 다중 기능성 입자들을 다양한 정확도 수준들에서 스캐닝할 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히, Guava 장비는 매우 양호한 재현성을 보였으나, 각각의 특징부 (feature) 치수와 비교할 때 큰 레이저 스폿 크기 (~25mm)로 인하여 원형 (rounded) 특징부를 가졌다. Accuri는 상당히 재현 가능한 스캐닝을 보였으나 잡음이 상당하였다. 전체 유동셀에 이르지 못하는 레이저 스폿 크기로 인하여 및, 대부분은 입자가 유동셀 단면에 배치된 여부에 따라 입자 밝기가 달라짐으로 인하여 Partec는 스캔 강도에서 상당한 가변도를 보였다.Compared to static scans, it can be seen that all three cytometers can scan multiple functional particles at various levels of accuracy. In particular, Guava equipment showed very good reproducibility, but had rounded features due to the large laser spot size (˜25 mm) when compared to the respective feature dimensions. Accuri showed quite reproducible scanning, but with a lot of noise. Partec showed significant variation in scan intensity due to the laser spot size not reaching the entire flow cell, and mostly due to the particle brightness depending on whether the particles were placed in the cross section of the flow cell.

핵산 검출 "바코드"를 나타내는 단일의 광폭 형광 영역 및 두 개의 불활성 영역들에 의해 측면에 놓이는 소폭의 탐침 영역을 가지는 입자들을 이용하여 핵산 검출을 수행하였다. 50ml 반응액에1fmol 수준으로 첨가된 microRNA let-7a를 90분 동안 55C에서 혼성화하여 검출하였다. 결합된 표적은 스트렙타비딘-피코에리트린로 표지되고 Millipore Guava를 이용하여 입자들을 스캔하였다. 입자 탐침 영역에서의 형광 수준은 분석에 존재하는 표적 함량을 표시한다. 결과는 도 23에 나타난다. Nucleic Acid Detection Nucleic acid detection was performed using particles having a single wide fluorescent region exhibiting a “barcode” and a small probe region flanked by two inactive regions. MicroRNA let-7a added at 1 fmol level in 50 ml reaction solution was detected by hybridization at 55C for 90 minutes. The bound target was labeled with streptavidin-phycoerythrin and the particles were scanned using Millipore Guava. Fluorescence levels in the particle probe area indicate the target content present in the assay. The results are shown in FIG.

재차, 결과들은 재현될 수 있지만 다양한 입자 영역들 간 인터페이스에 신호 라운딩을 보였다. 최고 감도의 분석은 그린 (532nm) 레이저 여기로부터 얻어질 것이다.Again, the results could be reproduced but showed signal rounding at the interface between the various particle regions. Analysis of the highest sensitivity will be obtained from green (532 nm) laser excitation.

실시예Example 11. 성숙  11.Maturity microRNAmicroRNA 표적들 및 전구체들 구별 Distinguishing Targets and Precursors

본 발명에 의하면, 탐침들은 표지화 설계될 수 있다. 본 실시예는 전구체 종들은 검출되지 않고 성숙 microRNA 종들을 검출하기 위하여 선택적 말단 -표지화를 이용한 microRNA 검출을 보인다. According to the invention, the probes can be designed to be labeled. This example shows microRNA detection using selective end-labeling to detect mature microRNA species without precursor species being detected.

전구체 일 말단 (정확한 microRNA 종에 따라3' 또는 5')에 전체 서열이 포함되는 성숙 microRNA를 이용하였다. 성숙체 및 전구체 모두에 공통인 말단에 표지화가 수행되면, 두 종들은 표지화되고 정량화된다. 성숙 종들을 선택적으로 검출하기 위하여, 표지화는 전구체 내부에 포함된 서열의 성숙 종 반대측 말단에 이루어진다. 이러한 방식으로, 전구체 검출없이 성숙 종들이 검출될 수 있다.Mature microRNAs were used which contain the entire sequence at one end of the precursor (3 'or 5' depending on the exact microRNA species). If labeling is performed at the end common to both the mature and precursor, both species are labeled and quantified. To selectively detect mature species, labeling takes place at the opposite end of the mature species of the sequence contained within the precursor. In this way, mature species can be detected without precursor detection.

성숙 microRNA 종만의 검출을 보이기 위하여, 합성 miR-143 성숙체 및 이의 전구체를 사용하였다. miR-143 성숙체 서열은 전구체3' 말단에 나타난다. 이들 종에 대한 서열들은 하기 표 6에 주어진다.To show detection of mature microRNA species only, synthetic miR-143 mature and precursors thereof were used. The miR-143 mature sequence appears at the precursor 3 'end. Sequences for these species are given in Table 6 below.

표 6: 성숙체 및 전구체 miR-143 종들 서열. 성숙체 서열은 전구체 서열에서 밑줄로 표기된다. Table 6 : Mature and precursor miR-143 species sequences. The mature sequence is underlined in the precursor sequence.

Figure pct00007
Figure pct00007

본 연구를 위하여 두 분량의 입자들을 사용하였다 - 하나는 표적의 3' 말단을 표지화하는 miR-143 탐침을 가지고 다른 하나는 표적의 5' 말단을 표지화하는 miR-143 탐침을 가진다. 본 연구에서 사용된 탐침 및 어댑터 서열들은 하기 표들에 제시된다.Two doses of particles were used for this study-one with the miR-143 probe that labels the 3 'end of the target and the other with the miR-143 probe that labels the 5' end of the target. The probe and adapter sequences used in this study are shown in the tables below.

표 7: 성숙 miR-143 종의 3' 또는 5' 말단을 표지화하는 탐침 설계. 성숙체 miR-143에 대한 서열은 각각의 탐침 서열에서 밑줄로 표기되고, 나머지 서열은 표지화를 위한 지정 어댑터를 포획하기 위한 것이다. TABLE 7 Probe design labeling the 3 'or 5' end of mature miR-143 species. The sequence for mature miR-143 is underlined in each probe sequence and the remaining sequence is for capturing the designated adapter for labeling.

Figure pct00008
Figure pct00008

표 8: 3' 및 5' 표지화를 위한 어댑터 서열들. 어댑터 1은 5' 인산기 및 3' 비오틴화를 가지고, 어댑터 2는 5' 비오틴화를 가진다. TABLE 8 Adapter sequences for 3 'and 5' labeling. Adapter 1 has a 5 'phosphate group and 3' biotinylation, and adapter 2 has a 5 'biotinylation.

Figure pct00009
Figure pct00009

탐침들 1 및 2는 각각 성숙체 miR-143의 3' 또는 5' 말단에서 결합 표적을 표지화하도록 설계되었다. 3' 표지화의 경우, DNA 어댑터를 사용하였고 5' 표지화의 경우, RNA 어댑터를 이용하였다. 이들은, RNA 표적의 지정 말단에 대한 가장 효율적인 연결효소반응을 제공하였다.Probes 1 and 2 were designed to label binding targets at the 3 'or 5' end of mature miR-143, respectively. For 3 'labeling, a DNA adapter was used and for 5' labeling, an RNA adapter was used. These provided the most efficient ligase reactions to designated ends of the RNA target.

90 분 동안 55C에서, 500amol 성숙체 miR-143, 500amol miR-143 전구체, 또는 무 miR-143 표적과 함께 TE 중0.5M NaCl 을 함유한 완충액에서 입자들을 배양하였다. 혼성화 이후, 0.05M NaCl을 함유한 TE에서 입자들을 세척하였다. 탐침 #1을 가지는 입자들에 대하여, 0.8U/ul 농도의 T4 DNA 연결효소 및 40nM 어댑터 1로 연결효소반응을 진행하였다. 탐침 #2을 가지는 입자들에 대하여, 0.02U/ul 농도의 T4 DNA 연결효소 2및 40nM 어댑터 2로 연결효소반응을 진행하였다At 55C for 90 minutes, the particles were incubated in a buffer containing 0.5M NaCl in TE with a 500amol mature miR-143, 500amol miR-143 precursor, or miR-143 free target. After hybridization, the particles were washed in TE containing 0.05M NaCl. The particles with probe # 1 were subjected to ligase reaction with T4 DNA ligase and 40 nM adapter 1 at 0.8 U / ul concentration. The particles with probe # 2 were subjected to ligase reaction with T4 DNA ligase 2 and 40 nM adapter 2 at 0.02U / ul concentration.

실온에서 30 분 연결효소반응 이후, 입자들을 were rinsed with TE containing 0.05M NaCl 함유 TE로 세척하고, 2ug/ml로 희석된 스트렙타비딘-피코에트린 보고자와 실온에서 30분 배양하였다. 보고자 결합 이후, 형광 현미경으로 입자들을 영상화하였다. 음성 대조 시료의 신호 표준편차로 나눈 평균 신호로서 계산된 신호-대-잡음 비율을, 각각의 miRNA 종 및 표지화 형태에 대하여 계산하였다. 결과는 하기 표에 제시된다:After 30 min ligase reaction at room temperature, the particles were washed with were rinsed with TE containing 0.05M NaCl and incubated for 30 minutes at room temperature with streptavidin-phycoetrine reporter diluted to 2ug / ml. After reporter binding, the particles were imaged with a fluorescence microscope. The signal-to-noise ratio, calculated as the mean signal divided by the signal standard deviation of the negative control sample, was calculated for each miRNA species and labeled form. The results are shown in the table below:

표 9: 성숙체 및 전구체 miR-143 종에 대한3' 및 5' 표지화 형태들을 이용한 표지화 실험 결과. 신호-대-잡음비 (SNR)는 음성 대조 신호 표준 편차로 나눈 평균 형광 강도 신호를 나타낸다. TABLE 9 Labeling experiment results using 3 'and 5' labeled forms for mature and precursor miR-143 species. Signal-to-noise ratio (SNR) represents the mean fluorescence intensity signal divided by the negative control signal standard deviation.

Figure pct00010
Figure pct00010

이로써 알 수 있는 바와 같이, 탐침 #1을 DNA 연결효소 (Dnal) 및 어댑터 #1과 사용할 때, 전구체가 훨씬 낮은 수준이긴 하지만 성숙체 및 전구체 miR-143 모두 검출 가능 신호를 보인다. RNA 연결효소 2 (Rnal2) 및 어댑터 #2를 사용할 때, 성숙체 miR-143만이 효과적으로 표지되는 유일한 표적이고, 전구체 종은 SNR=3 이상에서 검출되지 않는다(ND). 이것은 표적의5' 말단이 표지화될 때 전구체 종과 비교되는 성숙체 miRNA 검출을 위한 효과적인 검출 차이를 보인다.As can be seen, when probe # 1 is used with DNA ligase (Dnal) and adapter # 1, both mature and precursor miR-143 show detectable signals, although the precursors are much lower. When using RNA ligase 2 (Rnal2) and adapter # 2, only mature miR-143 is the only target that is effectively labeled, and precursor species are not detected above SNR = 3 (ND). This shows an effective detection difference for detection of mature miRNA compared to precursor species when the 5 'end of the target is labeled.

실시예Example 12: 탐침 기능화를 가진 두-띠 코드화 12: Two-band coding with probe functionalization

본 실시예는 본원에 기재되는 조성물들이 합성되고 코드화 특히, 범용 코드화를 위하여 기능화될 수 있다는 것을 보였다.This example showed that the compositions described herein can be synthesized and functionalized for coding, in particular for general purpose coding.

본원에 참조로 포함되는 미국특허 7,709,554에 기재된 바와 같이 정지-유동 식각법을 이용하여, 스템-루프 코드화 탐침 (SEQ ID NO:26) (/5Acryd/AATAAACACGGGAATAACCC, IDT, 10uM로 포함), 음성 대조 영역, 탐침 앵커 (SEQ ID NO:27) (/5Acryd/GATATATTTT, IDT, 50uM로 포함), 및 제2 음성 대조 영역을 가지는 직사각형 입자들을 합성하였다. 입자들 치수는 ~120x60x35um이고 4 띠들 각각의 두께는 ~30um이다. 형광-표지 코드화 어댑터 (SEQ ID NO:28) (5'-Phos-GTGTTTATAA-Cy3, IDT) 대 비표지화 어댑터 (SEQ ID NO:29) (5'-Phos-GTGTTTATAA-invdT, IDT) 의 여러 비율로 입자들을 배양하였다. 각각의 연결효소반응 믹스는 250nM ATP, 200U T4 DNA 연결효소 (모두 New England Biosciences에서 입수), 및 총 40nM 코드화 어댑터들이 있는 NEBuffer #2를 함유하였다. 항온혼합기에서1500rpm으로 혼합하면서 실온에서 30분 간 연결효소반응을 수행하였다. 이후, 50mM NaCl 및 0.05% 트윈-20을 함유한 TE 완충액으로 입자들을 3X 세척하였다. 20X 대물렌즈, NA=0.5, 및 CCD 카메라 (Imaging Source)를 가지는 Nikon Ti-S 현미경으로 입자들을 영상화하였다. 형광 강도 스캔들을 입자 길이에 따라 도식하고 각각의 시료에 있는 5개의 입자들에 대하여 형광 신호들을 측정하고 평균을 구하였다. 전형적인 결과들을 도 24에 나타낸다.Stem-Loop Encoded Probe (SEQ ID NO: 26) (included with / 5Acryd / AATAAACACGGGAATAACCC, IDT, 10 uM) using stop-flow etching as described in US Pat. No. 7,709,554, incorporated herein by reference, negative control region , Rectangular particles having a probe anchor (SEQ ID NO: 27) (including 5Acryd / GATATATTTT, IDT, 50 uM), and a second negative control region were synthesized. The particles dimensions are ˜120 × 60 × 35 um and the thickness of each of the 4 bands is ˜30 um. Different ratios of fluorescently-labeled adapters (SEQ ID NO: 28) (5'-Phos-GTGTTTATAA-Cy3, IDT) to unlabeled adapters (SEQ ID NO: 29) (5'-Phos-GTGTTTATAA-invdT, IDT) The particles were incubated with. Each ligase mix contained 250 nM ATP, 200 U T4 DNA ligase (all obtained from New England Biosciences), and NEBuffer # 2 with a total of 40 nM encoded adapters. The ligase was carried out for 30 minutes at room temperature while mixing at 1500 rpm in a thermostat. The particles were then washed 3 × with TE buffer containing 50 mM NaCl and 0.05% Tween-20. Particles were imaged with a Nikon Ti-S microscope with a 20 × objective, NA = 0.5, and a CCD camera (Imaging Source). Fluorescence intensity scans were plotted according to particle length and fluorescence signals were measured and averaged for the five particles in each sample. Typical results are shown in FIG. 24.

데이터에 따르면 표지화가 작동하였지만, 형광 대 어댑터 비율 관계는 선형이 아니라는 것을 보인다. 이것은 사용된 형광 및 비-형광 어댑터들 간 혼성화 또는 연결효소반응율이 다른다는 것을 의미한다. 그러나, 100% 수준에서 영상들은 포화되었고, 비교를 위하여 모든 4개의 데이터 점들을 사용하는 것은 어렵다. 미처리 및 조정된 데이터는 표 10에 나타난다:The data show that labeling worked, but the fluorescence to adapter ratio relationship is not linear. This means that the hybridization or ligase reaction rates differ between the fluorescent and non-fluorescent adapters used. However, at the 100% level the images are saturated and it is difficult to use all four data points for comparison. Raw and adjusted data are shown in Table 10:

Figure pct00011
Figure pct00011

또한, 상기 정지-유동 식각법으로 합성된, 두 개의 코드화 영역들 (헤어핀 앵커들을 가짐) 및 탐침 영역 (선형 앵커를 가짐)을 가지는 범용 입자들을 사용하였다. 입자들은 길이가 ~180um, 폭이 35um, 및 두께가 ~25um이고, 4 영역들 - U코드1 (~10uM에서 합성), U코드2 (~10uM에서 합성), 불활성, 및 U앵커 (~50uM에서 합성)을 가진다. 본 연구에서 사용된 DNA 서열들 은 다음과 같다 (Integrated DNA Technologies, 5-'3'):In addition, universal particles having two coded regions (with hairpin anchors) and a probe region (with a linear anchor), synthesized by the stop-flow etching method, were used. Particles are ~ 180um in length, 35um in width, and ~ 25um in thickness, 4 zones-U code 1 (composite at ~ 10 uM), U code 2 (composite at ~ 10 uM), inert, and U anchor (~ 50 uM) Synthesized in). The DNA sequences used in this study are as follows (Integrated DNA Technologies, 5-'3 '):

U코드1 탐침 = /5Acryd/AAT AAA CAC GGG AAT AAC CC (SEQ ID NO: 30)U-code1 probe = / 5Acryd / AAT AAA CAC GGG AAT AAC CC (SEQ ID NO: 30)

U코드2 탐침 = /5Acryd/AAT AAT GTG CCC AAT AAG GG (SEQ ID NO:31)U-code2 probe = / 5Acryd / AAT AAT GTG CCC AAT AAG GG (SEQ ID NO: 31)

U코드 1 어댑터 Cy3 = /5Phos/GTG TTT ATT A/3Cy3Sp/ (SEQ ID NO: 32)Ucode 1 Adapter Cy3 = / 5Phos / GTG TTT ATT A / 3Cy3Sp / (SEQ ID NO: 32)

U코드 1 어댑터 invdT = /5Phos/GTG TTT ATT A/3InvdT/ (SEQ ID NO:33)U-Code 1 Adapter invdT = / 5Phos / GTG TTT ATT A / 3InvdT / (SEQ ID NO: 33)

U코드 2 어댑터 Cy3 = /5Phos/CAC ATT ATT A/3Cy3Sp/ (SEQ ID NO:34)U-Code 2 Adapter Cy3 = / 5Phos / CAC ATT ATT A / 3Cy3Sp / (SEQ ID NO: 34)

U코드 2 어댑터 invdT = /5Phos/CAC ATT ATT A/3InvdT/ (SEQ ID NO:35)U-code 2 adapter invdT = / 5Phos / CAC ATT ATT A / 3InvdT / (SEQ ID NO: 35)

입자들을 합성하고 세척한 후, 총 500ul NEBUFFER #2 (NEB) 중 250nM ATP (NEB), 200U T4 DNA 연결효소 (NEB), 0.05% 트윈-20 (Sigma), 및 DNA 어댑터 (하기)를 가지는 연결효소반응 마스터 믹스를 준비하였다:After synthesizing and washing the particles, ligation with 250 nM ATP (NEB), 200 U T4 DNA ligase (NEB), 0.05% Tween-20 (Sigma), and DNA adapter (below) in a total of 500 ul NEBUFFER # 2 (NEB) The enzyme reaction master mix was prepared:

F1: 80nM U코드 어댑터 1 Cy3F1: 80nM U-Code Adapter 1 Cy3

N1: 80nM U코드 어댑터 1 invdTN1: 80 nM U-code adapter 1 invdT

F2: 80nM U코드 어댑터 2 Cy3F2: 80nM U-Code Adapter 2 Cy3

N2: 80nM U코드 어댑터 2 invdTN2: 80 nM U-code adapter 2 invdT

96-웰, 1.2um 여과-바닥판 (Millipore)에서, 표 11에 나열된 연결효소반응 혼합물의 믹스를 첨가하였다:In a 96-well, 1.2 μm filtration-bottom plate (Millipore), a mix of ligase reaction mixtures listed in Table 11 was added:

Figure pct00012
Figure pct00012

10ul 입자들을 각각의 월에 첨가하고 (~200 입자들) 판을 혼합기에 넣고, 실온에서 30분 동안 1500rpm으로 혼합하였다. 이후 여과기 유닛을 사용하여 과잉 완충액을 뽑아내고 0.05% 트윈-20 (TET)의200ul TE 완충액으로2X 세척하였다. 영상화하기 위하여, 60ul TET를 각각의 웰에 첨가하고, 30초 혼합하고 피펫으로 각각의 웰로부터35ul를 유리 슬라이드로 옮겼다. 각각의 시료를 중간에 두고 18x18mm 커버슬립으로 덮었다. 밝기 = 30, 게인 = 600, 노출 = 0.412초, 감마 = 150인 Imaging Source CCD 카메라를 가진 Nikon Ti-U 현미경으로 입자들을 영상화하였다. 시료 당5 개의 입자들을 영상화한 후, ImageJ를 사용하여 영상을 배향하고 자르고, 분석을 위하여 데이터를 엑셀에 붙였다. 분석된 미처리 데이터는 하기 표 12에 나타나고, 비율은 사용된 형광 어댑터 함량을 표시한다 (여기서 1=100%):10ul particles were added to each month (˜200 particles) and the plate was placed in a mixer and mixed at 1500 rpm for 30 minutes at room temperature. The excess buffer was then extracted using a filter unit and washed 2 × with 200ul TE buffer of 0.05% Tween-20 (TET). For imaging, 60ul TET was added to each well, mixed for 30 seconds and pipetted 35ul from each well into a glass slide. Each sample was placed in the middle and covered with an 18 × 18 mm coverslip. Particles were imaged with a Nikon Ti-U microscope with an Imaging Source CCD camera with brightness = 30, gain = 600, exposure = 0.412 sec, gamma = 150. After imaging 5 particles per sample, ImageJ was used to orient and crop the image and attach the data to Excel for analysis. The raw data analyzed are shown in Table 12 below, and the ratios indicate the fluorescent adapter content used (where 1 = 100%):

Figure pct00013
Figure pct00013

(도 25a 및 b)에 도시된 것은 개략적 입자 설계, 각각의 연결효소반응으로인한 시료 형광 영상들, 및 입자들의 평균 스캔을 보인다.25A and B show schematic particle design, sample fluorescence images due to each ligation reaction, and average scan of particles.

각각의 연결효소반응 믹스로부터의 측정 형광 대 어댑터 함량 도표는 도 26에 도시되고, 여기서 "코드 1" 및 "코드 2"는 각각 제1 및 제2 코드화 영역의 평균 신호를 나타낸다. 코드화는 잘 작동하였다. 보다 중요한 것은, 코드화가 특이적이고; 각각의 코드화 영역에 대한 신호들은 서로 독립적이라는 것이다. 상기 실험들에서 관찰되는 바와 같이, 각각의 코드화 영역에 대한 형광 수준은 형광 어댑터 함량에 대하여 선형이 아니었다. 신호들은 특히 25% 형광 어댑터 수준들에서 매우 재현성이 높았다.The measured fluorescence versus adapter content plots from each ligation reaction mix are shown in FIG. 26, where "Code 1" and "Code 2" represent the average signal of the first and second encoded regions, respectively. The encoding worked well. More importantly, the coding is specific; The signals for each coded region are independent of each other. As observed in the above experiments, the fluorescence level for each encoded region was not linear with respect to the fluorescence adapter content. The signals were very reproducible, especially at 25% fluorescent adapter levels.

실시예Example 13: 주형 기능화를 이용한 범용 코드화  13: Universal coding with template functionalization

본 실시예에서, 코드화를 위한 여러 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지는 범용 입자들를 제작하였다. In this example, universal particles with different polynucleotide templates for encoding were prepared.

실시예에서, 2개의 불활성 영역들에 의해 이격되는3개의 활성 영역들을 가지고, 상업적 세포분석기로 스캔될 수 있는 입자들을 설계하였다. 코드화에 사용되는 아크릴레이트 변형 (5'acry로 표기)을 가지는 DNA 주형들이 하기 표 13에 나열된다:In the examples, particles were designed that have three active regions spaced by two inactive regions and that can be scanned with a commercial cytometer. DNA templates with acrylate modifications (denoted 5'acry) used for encoding are listed in Table 13 below:

Figure pct00014
Figure pct00014

이들 주형들을 도 27에 도시된 입자 설계에 이용하였다. 본 설계에 따른 폴리(에틸렌 글리콜)로 이루어진 수화겔 입자들을 상기 유동 식각법으로 제작하였다. 표 14에 나열된 폴리뉴클레오티드 주형들의 농도들을 가지는 단량체들로 입자들을 제작하였다.These molds were used in the particle design shown in FIG. 27. Hydrogel particles made of poly (ethylene glycol) according to the present design were produced by the flow etching method. Particles were made from monomers having concentrations of the polynucleotide templates listed in Table 14.

Figure pct00015
Figure pct00015

유세포분석기에서 사용하기 위하여, RED2 채널에서 현상들을 촉발하기 위하여 UC2 주형은 Cy5 변형된 어댑터로 기능화된다. 바코드화를 위하여, UC1 및 UC3 주형들은 세포분석기 YEL 채널에서 바코드화를 위한 구분된 형광 수준들 및 GRN 채널에서 배향을 위한 구분된 형광 수준들을 달성하기 위하여 어댑터들 블렌드 (Cy3 변형, FAM-6 변형, 또는 비-형광)로 기능화된다. 사용된 어댑터들 서열들은 하기 표 15에 주어진다:For use in flow cytometry, UC2 templates are functionalized with Cy5 modified adapters to trigger phenomena in RED2 channels. For barcoded, UC1 and UC3 templates were modified with adapters (Cy3 modified, FAM-6 modified to achieve distinct fluorescence levels for barcodes in the cytometer YEL channel and distinct fluorescence levels for orientation in the GRN channel. , Or non-fluorescent). Adapter sequences used are given in Table 15 below:

Figure pct00016
Figure pct00016

각각의 바코드화 영역에서 구분 가능한 형광 수준들의 개수는 코드화 정확성, 사용되는 세포분석기의 성능 특성에 따라 다르다. 주어진 유세포분석기에서 다중화를 극대화하기 위한 적합한 코드 희석화를 결정하기 위하여, 형광 및 비-형광 어댑터들의 여러 블렌드들이 주어진 코드화 주형에 대하여 시도될 수 있다. 형광 대 비-형광 어댑터들의 여러 비율들은 형광 및 비-형광 간의 비율을 로그 함수적으로 변경하고 다수의 입자 분량들을 연결효소 반응하여 연구되고 도 28에 도시된 곡선을 얻었다. 연결효소반응을 통한 어댑터들과의 주형 기능화는 각각의 코드화 주형 (형광 또는 비-형광)에 대하여 ul 당 0.8U T4 DNA 연결효소, 총 40nM 어댑터를 이용하여 실온에서 1시간 동안 모든 주형들에 대하여 동시 다발적으로 수행되었다.The number of distinguishable fluorescence levels in each barcoded region depends on the encoding accuracy and the performance characteristics of the cell analyzer used. In order to determine the appropriate code dilution to maximize multiplexing in a given flow cytometer, several blends of fluorescent and non-fluorescent adapters can be attempted for a given coding template. Several ratios of fluorescence to non-fluorescence adapters were studied by logarithically changing the ratio between fluorescence and non-fluorescence and ligase reaction of multiple particle fractions to obtain the curve shown in FIG. 28. Template functionalization with adapters via ligase reaction was performed for all templates for 1 hour at room temperature using 0.8 U T4 DNA ligase per total ul for each encoding template (fluorescent or non-fluorescent), total 40 nM adapters. It was done concurrently.

UC1-A-NF 에서 UC1-A-Cy3의 여러 희석화를 이용하여 범용 입자들을 기능화하여 획득 형광에 대한 적정 곡선을 만들었다. 도 28에서의 곡선은 0:1 내지 1:1 범위의 Cy3:NF 어댑터 비율을 적용하여 얻은 log(형광)을 보인다. 본 곡선은 Guava easyCyte 6HT의YEL 형광 측정으로 획득되었다.Various dilutions of UC1-A-Cy3 in UC1-A-NF were used to functionalize universal particles to create titration curves for acquired fluorescence. The curve in FIG. 28 shows the log (fluorescence) obtained by applying the Cy3: NF adapter ratio in the range of 0: 1 to 1: 1. This curve was obtained by YEL fluorescence measurement of Guava easyCyte 6HT.

본 방법을 이용하여, Cy3 변형 및 비-형광 어댑터들을 가지는 UC1 및 UC3 주형들에 대한 적정 곡선들을 만들었다. log(형광)를 보이는 전형적인 결과들은 하기 표 16에 제시된다.Using this method, titration curves were made for UC1 and UC3 templates with Cy3 modified and non-fluorescent adapters. Typical results showing log (fluorescence) are presented in Table 16 below.

Figure pct00017
Figure pct00017

여기에서 측정된 신호들의 예상 변동계수 (COV)가 주어진다면 예상 형광 수준들이 인접 희석화와 중첩 가능이 거의 없도록 코드화에 이용되는 희석화가 선택된다. 각각의 바코드화 영역들에 대하여5 수준들을 얻기 위하여, 다음과 같은 표 17의 비-형광 대 Cy3-변형된 어댑터들 희석화가 적용되었다:Given the expected coefficient of variation (COV) of the signals measured here, the dilution used in the coding is selected such that the expected fluorescence levels are almost impossible to overlap with the adjacent dilution. To obtain 5 levels for each barcoded region, the following non-fluorescence to Cy3-modified adapters dilution of Table 17 was applied:

Figure pct00018
Figure pct00018

각각의 바코드 1 및 바코드 2에서 구분된 5 수준들의 형광을 발생시킬 가능성으로, 총 25 고유 조합들이 얻어진다. 이들 희석화는 본 실시예에서 합성된 범용 입자들로 시도되었다. 두 개의 코드화 영역들을 차등시키기 위하여, 더 높은 수준의 그린 (FAM-6)이 바코드 2에 대한 일련의 희석화에 부가되었다. UC2에 대한 형광 어댑터 역시 기능화에 포함되어 세포분석기에서 현상들을 촉발하기 위하여 사용되는 RED2에서의 신호를 발생시킨다. 주어진 어댑터에 대한 어댑터 총 농도가 40nM이 되도록 UC1, UC2, 및 UC3에 대한 어댑터들 블렌드와의 동시적 연결효소반응으로 입자들은 기능화된다. T4 DNA 연결효소 0.8U/ul 존재에서반응들은 실온에서 1시간 수행되었다. 입자들을 TE 완충액에서 세척하고 Guava 6HT를 이용하여 스캔하였다.With the possibility of generating five levels of fluorescence separated in each barcode 1 and barcode 2, a total of 25 unique combinations are obtained. These dilutions were attempted with universal particles synthesized in this example. In order to differentiate the two encoded regions, higher levels of green (FAM-6) were added to a series of dilutions for barcode 2. Fluorescent adapters for UC2 are also included in the functionalization to generate a signal in RED2 that is used to trigger phenomena in the cytometer. Particles are functionalized by simultaneous ligase reaction with adapters blends for UC1, UC2, and UC3 so that the total adapter concentration for a given adapter is 40 nM. Reactions were carried out for 1 hour at room temperature in the presence of 0.8 U / ul of T4 DNA ligase. Particles were washed in TE buffer and scanned using Guava 6HT.

실시예Example 14: 상업적 세포분석기들을 이용한 다중-현상 입자들 스캐닝 14: Scanning multi-developed particles using commercial cell analyzers

본 실시예에서, 상업적 세포분석기들로 스캐닝하기 위하여 실시예 12에서 제작된 범용 입자들을 이용하였다. 스캐닝을 위한 예시적 세포분석기로 Milipore Guave easyCyte 6HT-2L을 사용할 수 있다. In this example, general purpose particles prepared in Example 12 were used for scanning with commercial cell analyzers. Milipore Guave easyCyte 6HT-2L can be used as an exemplary cytometer for scanning.

여기에서, 현상들 촉발을 위하여 RED 형광, 코드 입자들 코드화를 위하여 황색 형광, 및 입자들 배향을 위하여 그린 형광을 이용한 세포분석기로 입자들을 스캔하였다. 논의된 바와 같이, 도 27에 나타낸 입자들은 2개의 불활성 영역들에 의해 나뉘어진 3개의 활성 영역들 (바코드 1, 탐침 및 바코드 2)로 구성된다. 모든 3개의 활성 영역들은 Cy5-변형된 핵산을 가지고 Guava easyCyte 세포분석기 RED2 채널에서 현상들을 촉발시킨다. 탐침 영역의 Cy5 수준은 의도적으로 바코드화 영역들의 약 1/2이 되도록 제작된다. 2개의 바코드화 영역들은 Cy3-변형된 올리고뉴클레오티드들의 가변 수준들을 가진다. Guava 세포분석기 YEL 채널에서 검출되는 각각의 바코드화 영역의 Cy3 수준들은 입자에게 고유 코드화 표시를 부여하기 위하여 사용된다. 또한, 바코드 1에서 더 높은 수준으로 FAM6-변형된 올리고뉴클레오티드가 바코드화 영역들에 포함되어 배향 수단을 제공한다. 바코드 1에서 5개의 고유 Cy3 형광 수준들 및 바코드2에서5 개의 고유 수준들을 가지는 25개의 상이한 입자 바코드들을 함유한 혼합물을 기술 검증에 사용하였다.Here, the particles were scanned with a cytometer using RED fluorescence for triggering phenomena, yellow fluorescence for code particle coding, and green fluorescence for particle orientation. As discussed, the particles shown in FIG. 27 consist of three active regions (barcode 1, probe and barcode 2) divided by two inactive regions. All three active regions have Cy5-modified nucleic acids and trigger phenomena in the Guava easyCyte cytometer RED2 channel. The Cy5 level of the probe region is intentionally made to be about half of the barcoded regions. Two barcoded regions have variable levels of Cy3-modified oligonucleotides. Cy3 levels of each barcoded region detected in the Guava cytometer YEL channel are used to give the particle a unique coding marker. In addition, higher levels of FAM6-modified oligonucleotides in barcode 1 are included in barcoded regions to provide an alignment means. A mixture containing 25 different particle barcodes with 5 unique Cy3 fluorescence levels at barcode 1 and 5 unique levels at barcode 2 was used for technical validation.

Guava 6HT의 RED2 채널에 설정된 역치 500은 모든 3개의 입자 영역들을 식별하기에 충분하였다. TE 완충액에서 마이크로리터당 약 20 농도의 수 백개의 입자들을 초당 0.6 마이크로리터로 스캔하였다. YEL (바코드화 색) 대 RED2 (촉발화 색)로 도식화된 입자들과 연관된 현상들이 YEL 대 GRN (배향화)와 함께 도 29에 도시된다. 입자 탐침 영역은 더 낮은 수준들의 그린 (FAM-6™) 및 황색 (Cy3™)으로 도표 좌측 하부에 나타난다. 두 개의 입자 코드화 영역들은 도표 우측 상부에 보인다. 입자 바코드 1 영역에서 5 코드들 및 바코드 2 영역에서 5 코드들로 총 10 밴드들이 도표에서 구분된다. 이들 도포에 나타나는 미처리 값들은 추후 분석을 위하여 FCS 파일로 보내진다. CSV로 보내진 모든 현상들은 시간 순차대로 저장된다.The threshold 500 set on the RED2 channel of Guava 6HT was sufficient to identify all three particle regions. Hundreds of particles at a concentration of about 20 per microliter in TE buffer were scanned at 0.6 microliters per second. The phenomena associated with particles plotted with YEL (barcoded color) vs. RED2 (triggered color) are shown in FIG. 29 with YEL vs. GRN (orientation). The particle probe area is shown in the lower left of the chart with lower levels of green (FAM-6 ™) and yellow (Cy3 ™). Two particle coding regions are shown in the upper right of the chart. A total of 10 bands are divided in the plot with 5 codes in the particle barcode 1 region and 5 codes in the barcode 2 region. Raw values appearing in these applications are sent to the FCS file for later analysis. All symptoms sent to CSV are stored in chronological order.

RED2 및 GRN 형광 패턴들을 기반으로 주문 소프트웨어를 사용하여 Guava 소프트웨어에서 보내온 현상들을 분석하고 재구성하였다. 소프트웨어는 현상들 순서를 살펴 이들 연속 현상들이 RED2 및 GRN 형광에 대한 예상 패턴들과 일치하는지를 평가한다. 패턴이 맞으면, 현상들은 입자로서 분류되고 YEL 형광에서 바코드에 대하여 분석되고 GRN 형광에 따라 배향된다. 재구성 후, 바코드 1 대 바코드 2 (각각 설계 코드 1 및 코드2)에서 황색 강도 (Cy3™) 수준을 이용하여 더욱 균일한 (coherent) 도표가 구성된다. 본 도표는 도 30에 도시된다. 존재하는 각각의 25 바코드들과 연관된 입자들 클러스터들을 식별하기 위하여 타원들이 사용된다. 형광 바코드 1 (코드 1) 및 바코드 2 (코드 2)의 5 수준들은 쉽게 구별될 수 있다는 것을 알 수 있다.The phenomena sent from Guava software were analyzed and reconstructed using custom software based on RED2 and GRN fluorescence patterns. The software looks at the sequence of phenomena and evaluates whether these sequence phenomena match the expected patterns for RED2 and GRN fluorescence. If the pattern is correct, the phenomena are classified as particles and analyzed for barcodes in YEL fluorescence and oriented according to GRN fluorescence. After reconstruction, a more coherent plot is constructed using yellow intensity (Cy3 ™) levels in bar code 1 versus bar code 2 (design code 1 and code 2, respectively). This diagram is shown in FIG. Ellipses are used to identify particle clusters associated with each of the 25 barcodes present. It can be seen that the five levels of fluorescent barcode 1 (code 1) and barcode 2 (code 2) can be easily distinguished.

바코드 결정과 더불어, 주문형 소프트웨어는 또한 입자 탐침 영역에서 포획 표적과 연관된 형광을 정량화할 수 있고, 이들 정보는 입자와 연관된 3 현상들 중 제2 현상으로서 저장된다. YEL 채널에서 검출될 수 있는 보고 형광체를 사용할 때, 본 영역에서의 YEL 형광 수준은 존재하는 표적 함량을 나타낸다.In addition to barcode determination, the on-demand software can also quantify the fluorescence associated with the capture target in the particle probe area, and this information is stored as the second of three phenomena associated with the particle. When using reporting phosphors that can be detected in the YEL channel, the YEL fluorescence level in this region indicates the target content present.

실시예Example 15: 단일-용기 ( 15: single-vessel OneOne -- spotspot ) 등온 핵산 증폭 분석 개발Development of isothermal nucleic acid amplification assay

본 실시예는 다양한 용도들, 예를들면 핵산 증폭 분석에서 본 발명에 의한 코드화 입자들의 사용을 보인다. 전기에서 보인바와 같이, 본 출원인은 (1) 서브-아토몰 감도, (2) 단일-뉴클레오티드 특이성, (3) 신속한 스캐닝, (4) 가시적 무제한 코드화 밀도, 및 (5) 저가를 제공하는 다양한 조성물들 및 방법들을 개발하였다. 예를들면, 상기 실시예들, 및 도 31에서 microRNA 표적들에 대한 고성능 분석을 보인다. 본원에 기재되는 본 입자 합성의 단순성, 단일-용기 분석, 및 단일-색 검출로 인하여 새로운 분류의 저가 진단 수단이 가능하다.This example shows the use of the encoded particles according to the invention in a variety of uses, for example nucleic acid amplification assays. As shown previously, Applicants have provided a variety of compositions that provide (1) sub-atomol sensitivity, (2) single-nucleotide specificity, (3) rapid scanning, (4) visible unlimited coding density, and (5) low cost And methods were developed. For example, the above examples, and in FIG. 31 show high performance analysis of microRNA targets. The simplicity, single-vessel analysis, and single-color detection of the present particle synthesis described herein allow for a new class of low cost diagnostic means.

본 프로젝트에서, 코드화 수화겔 입자 분석을 이용하여 (1) 한번에 >10 병원체들의 DNA 또는 RNA에 대하여 정확한 패널 -기반 테스트를 수행하고, (2) 신속하고 사용이 쉬운 단일-용기, 등온 분석을 적용하고, (3) 휴대용 기구에서 저가의 1회용 카트리지를 이용하는 현장 검사 (point-of-care )시스템을 개발하였다. 본 출원인은 병원체들의 특정 유전체 표적들을 증폭하고, 증폭산물을 바코드화 겔 입자들과 혼성화, 및 단일 밀폐 튜브에서 결합된 증폭산물을 정량화할 수 있는 단일 사용자에 의한 (시료 로딩) 단일-용기 분석법을 개발하고 있다. 다수의 종들-특정 표적들은 등온의 헬리카제-의존성 증폭 (HDA)으로 증폭된다. 형광-표지된 증폭산물은 코드화 수화겔 입자들 내부로 확산되고 도처에 내장된 상보적 핵산 탐침들과 혼성화된다 (도 32). 본 혁신적인 미세가공 공정의 유연성으로 인하여 공극 크기 또는 입자들이 헬리카제 효소들 (~4.5nm)을 배제하도록 조정할 수 있고, 이에 따라 결합된 표적들이 풀릴 것이다. 이러한 이점으로, 전체 과정은 사용자 개입없이 수행될 수 있다. <1 시간 후, 입자들은 형광을 이용하여 유체 채널 내에서 신속하게 스캔되어 각각의 입자 바코드를 판독하고 해당 표적들을 정량한다. 휴대용 분석 유닛과 병용되는 1회용 유닛들을 가지는 카트리지-기반의 시스템을 제작하는 것이 목적이다.In this project, we use coded hydrogel particle analysis to (1) perform accurate panel-based tests on DNA or RNA of> 10 pathogens at a time, (2) apply a quick and easy to use single-container, isothermal assay, and (3) We developed a point-of-care system using low-cost disposable cartridges in portable instruments. Applicants have employed a single-user (sample loading) single-vessel assay that can amplify specific genomic targets of pathogens, hybridize amplification products with barcoded gel particles, and quantify bound amplification products in a single sealed tube. Developing. Many species-specific targets are amplified with isothermal helicase-dependent amplification (HDA). The fluorescently-labeled amplification product diffuses into the encoded hydrogel particles and hybridizes with complementary nucleic acid probes embedded everywhere ( FIG. 32 ). The flexibility of this innovative micromachining process allows the pore size or particles to be tuned to exclude helicase enzymes (˜4.5 nm), thus releasing bound targets. With this advantage, the entire process can be performed without user intervention. After <1 hour, the particles are quickly scanned in the fluid channel using fluorescence to read each particle barcode and quantify the corresponding targets. It is an object to produce a cartridge-based system having disposable units in combination with a portable assay unit.

또한 본 출원인은 상기 다양한 실시예들에서 기재된 표준 PCR을 이용한 단일-용기 분석법을 개발하였고, 최근에는 본 프로젝트 목적에 따라 등온 분석법을 연구하였다. 분석법 개발을 위하여 l-파지 DNA를 모델 시스템으로 이용하였다. 먼저, 비-특이적 증폭을 피하기 위하여 인간 유전체 DNA에 대하여 대조 검토하면서 람다의 2 표적 영역들에 대한 Tm-일치된 프라이머들을 설계하였다. ~60bp 길이의 증폭산물을 설계하였다. 정방향 프라이머에 대한 결합 부위를 제외하고 상보적 서열을 가지는 각각의 증폭산물을 표적화하는 탐침들을 설계하였다. 표준 PCR 및 등온성 증폭으로 단일-용기을 수행하였다 (도 33). Applicants have also developed single-vessel assays using standard PCR described in the various examples above, and have recently studied isothermal assays according to the project objectives. L-phage DNA was used as a model system for assay development. First, Tm-matched primers for the two target regions of lambda were designed while controlling for human genomic DNA to avoid non-specific amplification. An amplification product of ~ 60bp length was designed. Probes were designed to target each amplification product with complementary sequences except for the binding site for the forward primer. Single-containers were performed with standard PCR and isothermal amplification ( FIG. 33 ).

각각의 분석을 위하여, 단일 프라이머 세트 (Cy3로 표지된 정방향 프라이머), 증폭산물에 대한 두 개의 공간적-이격 탐침 영역들을 가지는~50 코드화 겔 입자들, 및 람다-파지 DNA 또는 인간 유전체 DNA를 함유한 PCR 믹스를 준비하였다. 표준 PCR 및 등온 증폭 모두를 사용하여, 생성된 각각의 증폭산물에 대한 특이적 증폭 및 혼성화를 보일 수 있었고 인간 유전체 DNA의 비-특이적 증폭은 보이지 않았다. 반응 당 11,000에서 11 사본들로 람다-파지에 대한 일련의 희석화를 진행하였다. 프라이머 세트 #1을 이용하여, 단일-용기 분석법을 이용하여 표준 PCR로 본 예비 연구에서 주형의~11 사본들을 검출할 수 있었다. 등온 반응에 대한 감도는 평가되지 않았지만, 60-분 반응 후의 입자들에 관찰된 신호들은 40 사이클 이후 표준 PCR에서 얻어진 것들보다 더 강한 신호들이었다.For each assay, containing a single primer set (forward primer labeled Cy3), ˜50 encoded gel particles with two spatially-spaced probe regions for the amplification product, and lambda-phage DNA or human genomic DNA PCR mixes were prepared. Using both standard PCR and isothermal amplification, specific amplification and hybridization could be shown for each amplification product produced and no non-specific amplification of human genomic DNA. A series of dilutions were performed for lambda-phage at 11,000 to 11 copies per reaction. Using primer set # 1, it was possible to detect ˜11 copies of the template in this preliminary study by standard PCR using single-container assay. Sensitivity to isothermal reactions was not evaluated, but the signals observed for particles after 60-minute reactions were stronger signals than those obtained from standard PCR after 40 cycles.

증폭 Amplification 프라이머들Primers  And DNADNA 검출 탐침들 설계  Detection probes design

임의의 병원체에 대하여, 병원체에 특이적이고, 변형에 보존적인 유전체 표적들을 식별할 필요가 있다. 4개의 관심 병원체들에 대한 타인들의 PCR-기반 분석 개발에 기반한다. 유전체 HIV RNA에 대한 표적들: pol-인테그라아제 영역 및 envgag 유전자들. 장티푸스균 유전체에 대한 PCR-기반 식별 표적들은 tyv, flag, viaB, 및 ratA 유전자들을 포함한다. 말라리아 원충 유전체에 대한 보존 영역들은 18s rRNA 유전자 및 포자소체 (CS) 유전자를 포함한다. 뎅기열 바이러스에 대하여, Gurukumar et al. 은 보존 바이러스 유전체의 3'UTR에 있는 보존 영역을 표적화하였다. 우선, 본 실험들은 이들 병원체에 대한 유사 영역들을 표적화하도록 설계된다.For any pathogen, there is a need to identify genomic targets that are pathogen specific and conservative to modification. It is based on the development of others' PCR-based assays for four pathogens of interest. Targets for genomic HIV RNA: pol -integrase region and env and gag genes. PCR-based identifying targets for the typhoid genome include tyv, flag, viaB, and ratA genes. Conservation regions for the malaria protozoa genome include the 18s rRNA gene and the spore body (CS) gene. For dengue virus, Gurukumar et al. Targeted the conserved region in the 3'UTR of the conserved viral genome. First, the experiments are designed to target similar regions for these pathogens.

다중화 등온 증폭을 위하여, (1) 유사한 융점들을 가지고, (2) 이종-이량체를 형성하지 않고, (3) 각각의 병원체 종들에 대하여 식별된 표적들을 특이적이고 효율적으로 증폭하는 적합성 프라이머 세트들을 설계할 필요가 있다. 입자들이 증폭 반응에 존재하는 "단일-용기" 분석을 개발하고 있으므로, (1) 입자 탐침-영역들에 내장된 DNA 탐침들의 3'-신장을 피하고, (2) 증폭산물이 혼성화되는 본 입자들로 신속하게 확산되도록 소량 (<100 bp) 유지하는 것을 고려할 필요가 있다. 이러한 방식에 접근하기 위하여, 다중화 증폭에서 프라이머 설계를 위한 상당 분량의 서적들을 연구할 것이다.For multiplexed isothermal amplification, (1) design compatible primer sets that have similar melting points, (2) do not form hetero-dimers, and (3) specifically and efficiently amplify identified targets for each pathogen species. Needs to be. Since the particles are developing a "single-vessel" analysis present in the amplification reaction, (1) avoid the 3'-extension of the DNA probes embedded in the particle probe-regions, and (2) the present particles to which the amplification product hybridizes. It is necessary to consider maintaining a small amount (<100 kbp) so as to spread rapidly. To approach this approach, we will study a significant amount of books for primer design in multiplex amplification.

도 34에 도시된 바와 같이, 융점들이 거의 55oC이고, 길이가~20 bp이며, 크기가~60 bp인 증폭산물을 제공하도록 프라이머들이 설계될 것이다. 형광 검출을 위하여 정방향 프라이머들은 단일 Cy3 표지를 가질 것이다. 각각의 병원체 종들에 대하여, 상기 요건들을 충족하는 여러 세트의 프라이머들을 설계할 것이다. 프라이머 설계는 다음과 같이 달성된다: As shown in FIG. 34, primers will be designed to provide amplification products with melting points of approximately 55 ° C., 20 bp in length, and 60 bp in size. For fluorescence detection the forward primers will have a single Cy3 label. For each pathogen species, several sets of primers will be designed that meet the above requirements. Primer design is achieved as follows:

먼저, 프라이머3과 같은 프라이머-설계 프로그램을 이용하여 관심 종들 (뎅기열, 장티푸스, 말라리아, 및 HIV 뿐 아니라 l-파지 및 MS2 대조군들)에 대한 공통-표적화, 보존 유전체 영역들에 대하여 잠재적 프라이머들 세트들이 확인될 것이다. First, a set of potential primers for co-targeting, conserved genomic regions for species of interest (dengue, typhoid, malaria, and HIV as well as l-phage and MS2 controls) using a primer-design program such as primer 3 Will be confirmed.

두 번째로, 확인된 각각의 잠재적 프라이머는 BLAST 검색을 통하여 종들-특이성에 대하여 평가될 것이다.Second, each potential primer identified will be assessed for species-specificity via BLAST search.

셋째로, 모든 다른 프라이머들 (최 근린 (nearest neighbor) 계산법을 이용)로 이량체-형성을 평가하고, 모든 요건들을 충족하는 총 30 프라이머 세트들 (4 병원체들 및 2 대조군들 각각에 대하여 5 개) 을 식별하기 위하여 MATLAB로 스트립트를 작성할 것이다. Third, assess dimer-formation with all other primers (using nearest neighbor calculations) and total 30 primer sets (5 for each of 4 pathogens and 2 controls) that meet all requirements We will write a script in MATLAB to identify.

DNADNA 검출을 위한  For detection 헬리카제Helicase -의존성 증폭 (-Dependent amplification ( HDAHDA ) 최적화.) optimization.

잠정적인 등온 증폭 기술 개발 성공 가능성을 최대화하기 위하여, 모델 시스템으로 람다-파지를 이용하는 상업적으로 입수 가능한 키트들 및 표준 프로토콜들로 출발할 것이다. 모델 시스템으로 인간 유전체 DNA에 첨가된 λ-파지 ~5000 사본들에 대한 등온 증폭을 수행할 수 있는 IsoAmp® 키트 (New England Biosciences)을 이용할 것이다. (1) 프라이머 농도들 (0.1uM - 10uM), (2) 프라이머 길이 (20 - 26bp), (3) 증폭 온도 (50 - 65C), 및 (4) 반응 시간 (10 - 120분)을 포함한 여러 파라미터를 최적화할 것이다. 등온 반응의 효율 및 수율을 평가하고 동일한 프라이머들 및 표적 영역들을 이용하는 표준 30-사이클 PCR 반응의 수율과 비교할 것이다. 표준화 기준으로 표적 밴드 강도를 이용한 이러한 정성적 비교를 위하여 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 (PAGE)을 사용할 것이다. In order to maximize the likelihood of success in developing potential isothermal amplification technology, we will start with commercially available kits and standard protocols that use lambda-phage as a model system. The model system will use the IsoAmp® kit (New England Biosciences), which can perform isothermal amplification on λ-phage ˜5000 copies added to human genomic DNA. Several, including (1) primer concentrations (0.1 uM-10 uM), (2) primer length (20-26 bp), (3) amplification temperature (50-65 C), and (4) reaction time (10-120 min) We will optimize the parameters. The efficiency and yield of the isothermal reaction will be assessed and compared with the yield of a standard 30-cycle PCR reaction using the same primers and target regions. Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) will be used for this qualitative comparison using target band intensities as standardization criteria.

반응 조건들 최적화 이후, 다른 DNA 종들 (P. 팔시파룸, 및 S. 타이피)에 대한 프라이머 세트들이 효율 및 특이성에 대하여 조사될 것이다. 재차, 10, 30, 및 90분 등온 증폭에서 생성된 표적 함량을 정량화하여 (PAGE을 통하여) 각각의 프라이머 세트에 대한 증폭 효율을 평가할 것이다. 모든 다른 종들에 대한 유전체 종들의 ~5000 사본들이 첨가된 인간 유전체 DNA를 사용하여 주어진 종들에 대한 프라이머 세트로 PCR을 수행하여 특이성을 평가할 것이다. 특정한 강력한 반응들은 표적 서열만의 증폭을 보일 것이다. 각각의 종들에 대하여 설계된5 프라이머 세트들 중에서, 양호한 특이성을 보이는 가장 효율적인 3 세트들을 이용할 것이다.After optimization of the reaction conditions, the other species DNA primer set for (P. arm Shifa room, S., and Tai P) will now be examined the efficiency and specificity. Again, the target content generated in 10, 30, and 90 minute isothermal amplification will be quantified (via PAGE) to assess the amplification efficiency for each primer set. Specificity will be assessed by performing PCR with a primer set for a given species using human genomic DNA with ~ 5000 copies of the genomes for all other species added. Certain powerful reactions will only show amplification of the target sequence. Of the 5 primer sets designed for each species, we will use the 3 most efficient sets that show good specificity.

한번에 하나의 표적이 존재하는 다중화 증폭 분석에 각각의 종들에 대한 3 프라이머 세트들을 사용할 것이다. 다중화 반응들을 위하여, 도 34에 도시된 형광 정방향 프라이머를 이용하여 표적 증폭을 수행할 것이다. 각각의 반응을 위하여, 각각의 증폭산물에 대한 탐침들을 가지는 바코드화 겔 입자들(도 35)과30분 배양으로 증폭산물을 정량할 것이다. 역 프라이머 및 내부 영역에 걸치도록 각각의 입자에 대한 DNA 탐침들을 설계하고, 도 35에 도시된 바와 같이 연장을 피하기 위하여 3'에 모자를 씌울 것이다 (capped). 이러한 설계로 인하여 다음 연구들에서 단일-용기 증폭/포획이 가능하다.Three primer sets for each species will be used in the multiplex amplification assay where one target is present at a time. For multiplexing reactions, target amplification will be performed using the fluorescent forward primer shown in FIG. 34. For each reaction, the amplification product will be quantified by 30 min incubation with barcoded gel particles (FIG. 35) with probes for each amplification product. DNA probes for each particle will be designed to span the reverse primer and the inner region and will be capped at 3 'to avoid extension as shown in FIG. 35. This design allows for single-vessel amplification / capture in the following studies.

이상적으로는, 입자들에서 관찰되는 형광 신호들은 각각의 종들에 대하여 생성되는3 증폭산물들에 걸쳐 일관적일 것이다. 다중화 증폭에 대하여 증폭/포획 효율에서 상당한 차이가 관찰되면, 각각의 입자 탐침 영역에서 포획된 증폭산물 함량을 정규화하기 위하여 여러 반응 조건들을 변경할 것이다. 먼저, 프라이머들의 상대 함량들을 조정하여 이에 따라 반응 동력학을 변경시킨다. 둘째로, 프라이머 길이를 조정하여 결합 효율을 변화시킨다 - 이것은 프라이머 Tm에 영향을 미치고 비특이적 증폭을 증가시키고, 따라서 바람직하지 않을 것이다. 셋째, 입자들 각각의 영역에서 탐침 농도를 변경시킴으로써 결합률을 예측 가능한 방식으로 조정할 수 있다는 것을 보였다.Ideally, the fluorescence signals observed in the particles would be consistent across the 3 amplification products generated for each species. If a significant difference in amplification / capture efficiency is observed for multiplexed amplification, several reaction conditions will be altered to normalize the trapped amplification product content in each particle probe region. First, the relative contents of the primers are adjusted to change the reaction kinetics accordingly. Second, the primer length is adjusted to change the binding efficiency-this affects primer Tm and increases nonspecific amplification, which would therefore be undesirable. Third, it was shown that the binding rate could be adjusted in a predictable manner by changing the probe concentration in each region of the particles.

각각의 종들에 대한 정량화 신호를 정규화 한 후, 증폭 및 혼성화가 동일 반응에서 완료되는 단일-용기 분석을 수행할 것이다. 입자들이 감도 및 프라이머 세트들 특이성에 미치는 영향을 결정할 것이다. 반응 온도 및 주기와 함께프라이머 및 탐침 서열들에 대한 반복적 최적화가 필요할 것이다. 다중화, 단일-용기 분석들의 경우에, 입자들을 정적 (현미경) 및 유체 유동 모드들에서 영상화할 것이다. 두 방법들의 감도 및 재현도를 감시하고 비교할 것이다 - 이들은 실시예 17에서 제안된 일체 시스템을 설계할 때 중요한 고려 사항이다.After normalizing the quantification signal for each species, a single-vessel analysis will be performed in which amplification and hybridization are completed in the same reaction. The effect of particles on sensitivity and primer sets specificity will be determined. Repeated optimization of primer and probe sequences will be required along with reaction temperature and cycle. In the case of multiplexing, single-vessel analyzes, particles will be imaged in static (microscopic) and fluid flow modes. The sensitivity and reproducibility of the two methods will be monitored and compared-these are important considerations when designing the integral system proposed in Example 17.

병원체 유전체 물질의 Of pathogen dielectric material 역전사Reverse transcription . .

P. 팔시파룸S. 타이피의 유전체 DNA를 직접 증폭할 수 있지만, 모두 ssRNA 바이러스들인 HIV-1 및 뎅기열 바이러스에 대한 검출은 증폭 및 분석용 cDNA 로의 유전체 RNA 역전사가 요구된다. 이는 역전사효소를 등온 증폭 반응에 첨가할 필요가 있다. 역전사는 헬리카제-의존성 증폭과 성공적으로 조합되었으며, 등온 RT-HAD 키트들은 상업적으로 입수된다 (IsoAmp®, NE Biolabs). 이것은 앞선 연구들에서 사용된 것과 동일한 키트이다. P. Shifa arm room and S. tie direct amplification of blood genomic DNA, but both the RNA genome is reverse transcribed to detect amplification and analysis for cDNA for HIV-1 and dengue viruses, which are ssRNA virus is required. It is necessary to add reverse transcriptase to the isothermal amplification reaction. Reverse transcription has been successfully combined with helicase-dependent amplification and isothermal RT-HAD kits are commercially available (IsoAmp®, NE Biolabs). This is the same kit used in the previous studies.

최적화를 위한 모델 시스템으로 파지 MS2를 이용하여RNA 역전사 및 cDNA 증폭에 대한 표준 추천 프로토콜로 시작할 것이다. 파지 MS2에 대하여 본래 식별된5 프라이머 세트들을 이용하여, DNA 증폭에 대하여 수행된 바와 같이 유사한 최적화를 수행할 것이다. 일단 최적화 되면, 병원체 RNA 표적들에 대한 프라이머 세트들, 재차 정량화 증폭 효율 및 특이성을 평가할 것이다. 각각의 RNA 종들에 대한 3개의 최선 프라이머 세트들을 이용하여, 각각에 대하여 다중 증폭을 수행할 것이다. 재차, 정적 및 유체 유동 모드들에서 코드화 겔 입자들을 사용하여 증폭산물을 정량할 것이다. We will begin with standard recommendation protocols for RNA reverse transcription and cDNA amplification using phage MS2 as a model system for optimization. Similar optimizations will be performed as performed for DNA amplification, using the 5 primer sets originally identified for phage MS2. Once optimized, primer sets for pathogen RNA targets, again quantification amplification efficiency and specificity will be assessed. Using the three best primer sets for each RNA species, multiple amplifications will be performed for each. Again, coded gel particles will be used to quantify amplification products in static and fluid flow modes.

병원체 Pathogen DNADNA 또는 or RNARNA 다중화 검출을 위한 단일-용기 분석 최적화. Single-vessel analysis optimization for multiplexed detection.

DNA 표적들 및 RNA 표적들 양자의 다중 검출을 독립적으로 최적화하고, 이들 분석을 조합하여 성능 및 속도를 최적화할 것이다. 인간 유전체 DNA 배경을 이용하여, 시료들에 각각의 병원체의 유전체 물질을 1 - 100,000 사본들 범위의 농도들로 첨가할 것이다. 프라이머 농도들, 효소 농도, 분석 주기 (duration), 및 분석 온도를 검사하고 최적화할 것이다. 특이성, 검출 한계 및 100 사본들/rxn에서의 감도를 측정하여 각각의 병원체에 대한 분석 성능을 평가할 것이다. 목표는 60분 분석시간으로100 사본들/rxn에서 모든 병원체들에 대하여 95% 감도를 보이는 것이다.Multiple detections of both DNA targets and RNA targets will be independently optimized and these assays will be combined to optimize performance and speed. Using the human genomic DNA background, samples will be added to each sample at concentrations ranging from 1-100,000 copies. Primer concentrations, enzyme concentrations, assay duration, and assay temperature will be examined and optimized. Specificity, detection limit, and sensitivity at 100 copies / rxn will be measured to assess assay performance for each pathogen. The goal is to show 95% sensitivity for all pathogens at 100 copies / rxn with 60 min analysis time.

단일 시료에서DNA 및 RNA 종들 모두를 검출할 수 있는 단일-단계 증폭/혼성화 반응으로 등온 증폭을 이용하는 것이 이상적이지만, 덜 매력적이지만 성공 가능성이 더 높은 여러 대안적 방식이 존재한다.Although it is ideal to use isothermal amplification with a single-step amplification / hybridization reaction that can detect both DNA and RNA species in a single sample, there are several alternative approaches that are less attractive but more successful.

예를들면, 헬리카제-의존성 증폭 (HDA)이 효과적이 아니라면, 루프-변형 (Loop-Mediated) 등온 증폭 (LAMP), 가닥-교체 증폭 (SDA), 및 핵산 서열-기반 증폭 (NASBA)을 포함한 여러 기타 등온 방법들이 연구될 것이다. 중요한 것은, NASBA-기반 분석은 HIV-1 검출용으로 FDA에 의해 이미 승인되었고 따라서 RNA 검출을 위한 명백한 다음의 선택일 수 있다. 달리, 표준 PCR이 사용될 수 있다. 실제로, PCR 증폭을 위한 미세유체 방법들은 매우 보편화되어 이러한 방식을 이용하는 것이 불가능하지 않을 수 있다. 또한, 동일 튜브에서 (역전사가 필요한) RNA 병원체들 및 DNA 병원체들을 검출하는 것이 해결하기 어려운 문제들을 일으킨다면, 이들 분석은 2개의 구분된 테스트들로 나뉠 수 있다. For example, if helicase-dependent amplification (HDA) is not effective, including loop-mediated isothermal amplification (LAMP), strand-replacement amplification (SDA), and nucleic acid sequence-based amplification (NASBA) Several other isothermal methods will be studied. Importantly, NASBA-based assays have already been approved by the FDA for HIV-1 detection and thus may be an obvious next choice for RNA detection. Alternatively, standard PCR can be used. Indeed, microfluidic methods for PCR amplification are so common that it may not be possible to use this approach. In addition, if detecting RNA pathogens and DNA pathogens (requires reverse transcription) in the same tube poses a difficult problem to solve, these assays can be divided into two separate tests.

일부 실시예들에서, 단일-용기 분석들의 대안으로, 2-단계 증폭/혼성화가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 임의의 방식으로 입자들이 증폭 과정과 간섭된다면, 증폭 및 혼성화를 분리하여 수행할 필요가 있다. 이러한 방법이 구현될 수 있는 카트리지-기반 시스템을 상상하면, 본 분석법은 여전히 칩-상에서 달성될 수 있지만 약간은 더욱 정교한 액체 취급이 필요할 것이다. 이것이 이상적 상황은 아니지만, 감당할 수 있고 개발 국가들에서 진단 필요성에 실제로 부응된다.In some embodiments, as an alternative to single-vessel assays, two-step amplification / hybridization can be used in accordance with the present invention. If the particles interfere with the amplification process in any way, it may be necessary to perform the amplification and hybridization separately. Imagine a cartridge-based system in which this method can be implemented, the assay can still be achieved on-chip but will require some more sophisticated liquid handling. This is not an ideal situation, but it is affordable and actually meets the diagnostic need in developing countries.

실시예Example 16. 다중화 병원체 검출을  16. Detection of Multiplexed Pathogens 위한단일For single -용기 분석 검증-Containment analysis verification

실시예 15에서 병원체들 다중 검출용 단일-용기 분석을 개발한 후, 임상-관련 시료들을 이용하여 이를 검증하고 핵산 기반의 병원체 진단에 있어 현재 최적 표준인 정량적 PCR에 대하여 개발된 병원체-특이적 분석들에 대하여 비교할 것이다. 이러한 목적은 본 분석법의 임상적 활용을 보이는데 중요할 것이다.After developing a single-vessel assay for detecting multiple pathogens in Example 15, we validated this using clinically-relevant samples and developed a pathogen-specific assay for quantitative PCR, which is currently the optimal standard for nucleic acid-based pathogen diagnosis. Will be compared. This objective will be important in demonstrating the clinical utility of this assay.

여러 협력자들로부터 대표적인 임상-관련 시료세트를 입수할 것이다. 임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 입수되는 시료들은 잘-보존될 것이다. 이것은 특히 RNA 검출에서 중요한데 RNA는 RNase 활성때문에 빨리 분해되기 때문이다. 입수 시료가 충분하다면, Agilent Bioanalyzer로 DNA/RNA 사이징(sizing)을 통한 품질 관리를 수행할 것이다. 또 다른 가정은 이들 시료가 본 기술이 전개되는 분야에서 획득될 수 있는 대표적인 시료라는 것이다. 이상적으로, 시료들은 병원체 부하 (load) 및, 환자 면역 반응 상태의 넓은 범위를 포괄하는 것이다.Representative clinical-related sample sets will be obtained from several partners. Without being bound by any particular theory, the samples obtained will be well-preserved. This is especially important for RNA detection because RNA degrades quickly due to RNase activity. If sufficient samples are available, quality control through DNA / RNA sizing will be performed with the Agilent Bioanalyzer. Another assumption is that these samples are representative samples that can be obtained in the field of the present technology. Ideally, the samples cover a wide range of pathogen loads and patient immune response status.

본 분석을 검증하는 여러 단계들이 있다. 먼저, 전혈로부터 핵산들을 정제하는 다양한 방법들을 연구하고 각각의 병원체에 대한 본 분석과의 적합성을 결정할 것이다. 이것은, 본 초기 연구 프로젝트가 완료된 후 어떠한 정제 기술들이 본 플랫폼과 통합될 것인지를 결정하는데 중요할 것이다. 이상적으로는 모든 병원체들에 대하여 양호하게 수행되는 하나의 분리 기술을 선택하고, 이를 모든 검증 테스트들에 대하여 이용할 것이다. 협력자들에 의해 제공된 임상 시료들 (혈액 또는 혈장)로부터 핵산들을 정제하고 본 단일-용기 테스트 및 상업적으로 입수되는 병원체 qPCR 키트들을 이용하여 시료들을 테스트할 것이다. 이로써 현재 분 분야의 기술 상태에 대한 본 분석의 직접적인 비교가 가능하다. 검증 과정의 각 부분에 대한 상세 사항들이 하기된다.There are several steps to verify this analysis. First, various methods of purifying nucleic acids from whole blood will be studied and the suitability of this assay for each pathogen will be determined. This will be important in determining which purification technologies will be integrated with the platform after this initial research project is completed. Ideally we would choose one isolation technique that performed well for all pathogens and use it for all validation tests. Nucleic acids will be purified from clinical samples (blood or plasma) provided by the collaborators and the samples will be tested using this single-container test and commercially available pathogen qPCR kits. This allows a direct comparison of this analysis to the current state of the art in the field. Details of each part of the verification process are given below.

핵산 정제 기술 평가. 전혈, 혈장, 또는 혈청에서 핵산들을 추출하는 여러 방법들이 있다. 대부분의 키트들은 RNA 또는 DNA에 특이적이고, 몇몇 키트들은 양자 모두를 추출하기 위하여 사용된다. 다음을 포함하는 여러 상업적 입수 가능한 키트들을 조사할 것이다: Evaluation of Nucleic Acid Purification Technology . There are several ways to extract nucleic acids from whole blood, plasma, or serum. Most kits are specific for RNA or DNA, and some kits are used to extract both. We will examine several commercially available kits, including:

DNA 추출: QIAamp Blood DNA Mini 추출 키트 (QIAGEN), 유전체 DNA 추출 키트 (Bioneer), Extract-N-Amp Blood PCR 키트들 (Sigma). DNA extraction: QIAamp Blood DNA Mini Extraction Kit (QIAGEN), Genomic DNA Extraction Kit (Bioneer), Extract-N-Amp Blood PCR Kits (Sigma).

RNA 추출: QIAmp 바이러스 RNA Mini 추출 키트 (QIAGEN), 바이러스 RNA 추출 키트 (Bioneer). RNA extraction: QIAmp Viral RNA Mini Extraction Kit (QIAGEN), Viral RNA Extraction Kit (Bioneer).

DNA RNA 동시 추출: QIAamp MinElute Virus Spin 키트, QIAamp UltraSens Virus 키트, NucleoSpin Virus 키트 (Macherey-Na겔). Simultaneous DNA and RNA extraction: QIAamp MinElute Virus Spin Kit, QIAamp UltraSens Virus Kit, NucleoSpin Virus Kit (Macherey-Na gel).

분명한 것은, 다중화 분석용 최적 모드는 병원체 DNA 및 RNA의 병렬적 분리를 위한 단일 추출 방법을 사용하는 것이다. 본 단일-용기 분석과 양호하게 기능하는 이중 핵산 추출을 위한 방법 확인 및 최적화에 상당한 노력을 기울일 것이다. 적합성 평가를 위하여, 각각의 병원체를 함유하는 잘-특성화된 임상 시료들을 이용하여 각각의 키트들로 추출할 것이다. 계속하여 시료들을 본 단일-용기 분석법으로 평가하고 또한 각각의 병원체에 대하여 특정 설계된 qPCR 키트들을 이용하여 검증할 것이다.Clearly, the optimal mode for multiplexing analysis is to use a single extraction method for parallel separation of pathogen DNA and RNA. Considerable efforts will be made in identifying and optimizing methods for this single-container assay and well-functioning double nucleic acid extraction. For conformity assessment, well-characterized clinical samples containing each pathogen will be extracted into the respective kits. Samples will then be evaluated with this single-vessel assay and also validated using qPCR kits specifically designed for each pathogen.

qPCR 과 직접 비교되는 임상 시료들에 대한 분석. 임상 시료들로부터의 핵산들 (각각의 병원체 유형에 대하여 최소한 30)을 상기 절에서 결정된 최적 방법으로 정제할 것이다. 각각의 시료에 있는 병원체들 검출을 위한 단일-용기, 다중화 분석을 행하고 각각의 병원체에 대하여 특정 설계된 qPCR 분석들과 결과를 비교할 것이다. 4개의 피검 병원체들 중 3개에 대하여, 가용되는 여러 qPCR 키트들이 있다. 이러한 목적에 도달할 때, 최적 성능을 보이는 키트를 선택하고 진단 테스트 인증을 받는다: Analysis of clinical samples compared directly with qPCR . Nucleic acids from clinical samples (at least 30 for each pathogen type) will be purified by the optimal method determined in the section above. A single-container, multiplexed assay for the detection of pathogens in each sample will be performed and the results will be compared with qPCR assays designed specifically for each pathogen. For three of the four test pathogens, there are several qPCR kits available. When this goal is reached, a kit that performs optimally is selected and certified for diagnostic testing:

뎅기열: Primer Design, Ltd. 및 Genome Diagnostics Dengue: Primer Design, Ltd. And Genome Diagnostics

말라리아: Primer Design, Ltd., AccuPower, 및 Genome Diagnostics Malaria: Primer Design, Ltd., AccuPower, and Genome Diagnostics

HIV -1: Primer Design, Ltd. 및 Genome Diagnostics HIV- 1: Primer Design, Ltd. And Genome Diagnostics

장티푸스: 알고 있는 범주에서, S. 타이피에 대한 상업적으로-가용되는 qPCR 분석은 없다. 본 프로젝트 목적에 도달할 때까지 테스트가 개발되지 않으면 qPCR을 대체하여 사용될 수 있는 Kumar 등에 의한 다중화 PCR-기반 방식이 있다. Typhoid fever: in the category known, commercially tie against S. P-qPCR analysis is not available. There is a multiplexed PCR-based approach by Kumar et al. That can be used as an alternative to qPCR if tests are not developed until the project objectives are reached.

감도에 대한 상대 비교를 위하여, 각각의 병원체 유형에 대한 대표적인 시료에 대하여 일련의 희석화를 진행하고 본 분석법 및 qPCR 표준을 이용하여 이들을 분석할 것이다. 본 분석 결과들 및 현재 기술 상태 간 강한 상관성이 검증에서 중요하다. If 본 분석법이 예상보다 덜 바람직하게 수행되면, 표적 영역들, 프라이머 설계, 및 분석 조건들을 재평가하여 분석 문제점을 해결할 것이다. 임의 문제를 해결하기 위하여 협력자들과 기밀하게 작업할 것이다. For relative comparison of sensitivity, a series of dilutions will be performed on representative samples for each pathogen type and analyzed using this assay and qPCR standards. Strong correlation between the results of this analysis and the current state of the art is important in the verification. If this assay is performed less desirably than expected, the target areas, primer designs, and assay conditions will be re-evaluated to solve the assay problem. We will work confidentially with our partners to solve any problems.

실시예Example 17: 통합 시스템 기술 검증 개발 17: Development of integrated system technology verification

분석법을 성공적으로 개발한 후, 칩에 구현되는 분석 방법들에 대한 개념화를 개시하는 것이 중요하다. 이러한 이유로, 단일-용기 분석을 수행하고 단일 챔버에서 입자들을 분석하기 위한 방법을 개발할 것이다. 이를 위하여 정적 입자 분석을 위한 형광 영상화 또는 유체 유동 분석을 위한 신속한 신호 획득 성능을 갖춘 정밀 온도 제어가 가능한 통합 시스템 개발이 요구된다. 본 시스템으로 입자들에 대한 주기적 분석이 가능하여 반응 상황을 평가할 수 있따. 종말점 분석에 대하여 상당한 개선 방법으로, 본 분석 방법을 교정하면 병원체 부하에 대한 정밀한 정량 분석을 제공할 수 있다고 보여진다. 본 실시예에서, 병원체 핵산들을 정확하게 정량할 수 있는 신속한, 단일-용기 분석들을 수행하는 통합 시스템을 개발하는 것이 목표이다.After successfully developing the assay, it is important to start conceptualizing the analytical methods implemented on the chip. For this reason, a method will be developed for performing single-vessel analysis and for analyzing particles in a single chamber. This requires the development of an integrated system capable of precise temperature control with fast signal acquisition for fluorescence imaging or fluid flow analysis for static particle analysis. The system allows periodic analysis of the particles to assess the reaction situation. As a significant improvement over endpoint analysis, it has been shown that calibration of this assay can provide precise quantitative analysis of pathogen load. In this example, the goal is to develop an integrated system for performing rapid, single-vessel analyzes that can accurately quantify pathogen nucleic acids.

가장 간단한 초기 방법으로서, 현미경에서 정적 영상화할 수 있는 상업적으로-입수 가능한 온도-제어 세포 관류 챔버를 이용할 것이다. 병원체 검출을 위한 단일-용기 챔버 반응 사용을 평가하고 주기적 영상 분석으로 정량 분석 수행 가능성을 평가하기 위한 여로 연구들을 진행할 것이다. 성공적으로 구현한 후, LED 조명원 및 영상 획득용 CCD 카메라를 가지는 자립형 장치에 가열 유동 챔버를 통합시킬 것이다. 이는 궁극적으로 개발 도상국에 배치될 카트리지-기반 시스템 개발에 있어 중요한 단계이다. 본 목적을 위한 특정 활동들에 대한 상세 사항이 하기된다. As the simplest initial method, one would use a commercially-available temperature-controlled cell perfusion chamber that can be statically imaged under a microscope. Further studies will be conducted to evaluate the use of single-chamber chamber reactions for pathogen detection and to evaluate the feasibility of quantitative analysis with periodic image analysis. After successful implementation, the heating flow chamber will be integrated into a stand-alone device with an LED light source and a CCD camera for image acquisition. This is an important step in the development of cartridge-based systems that will ultimately be deployed in developing countries. Details of the specific activities for this purpose are given below.

가열 유동셀에서의단일 -용기 분석들. Bioptechs에서 판매되는 것과 유사한 상업적으로-입수되는 가열 유동셀을 사용할 것이다. 이들 유동셀의 특징은 (1) 주문형 채널 설계, (2) 시료 도입을 위한 다중 인터페이스들, (3) +/- 0.2oC 안정도를 가지는 정밀 온도 제어, 및 (4) 임의의 현미경에 장착될 수 있는 표준 설계라는 점이다. 초기에는, 동정 및 분석용 간단한 직사각형 유동 챔버를 활용할 것이다. 관심 시료, 등온 증폭 시약들, 및 각각 4 병원체들 및 2 대조군에 대한~50 입자들을 포함하는 반응 혼합물을 미리 혼합할 것이다. 기구를 등온 증폭 온도 (~55oC)로 예열하고 반응 혼합물을 반응 챔버로 투입할 것이다. (넓은 시야를 위한) 5X 대물렌즈, 단일 여기 색, 및 단일 검출 색을 가지는 표준 도립 현미경을 이용하여, 증폭 과정에서, 예를들면 매 5 분 마다 입자들을 영상화할 것이다. 각각의 영상을 분석하고 탐침-영역 형광에 기반하여 생성된 각각의 증폭산물 함량을 추정할 것이다. 60분 반응 후, 이러한 동적 데이터를 사용하여 초기 존재하는 주형 함량을 추정할 것이다. 기술 검증을 위하여, 시스템 성능 및 정량 데이터 제공 능력을 특성화할 수 있도록2 대조군들, 람다-파지 DNA 및 파지 MS2를 사용할 것이다. Single -vessel analyzes in a heated flow cell . Commercially-available heated flow cells similar to those sold by Bioptechs will be used. These flow cells feature (1) custom channel design, (2) multiple interfaces for sample introduction, (3) precision temperature control with +/- 0.2 o C stability, and (4) any microscope It's a standard design. Initially, a simple rectangular flow chamber will be utilized for identification and analysis. The reaction mixture comprising ˜50 particles for the sample of interest, isothermal amplification reagents, and 4 pathogens and 2 controls, respectively, will be premixed. The instrument will be preheated to an isothermal amplification temperature (˜55 o C) and the reaction mixture will be introduced into the reaction chamber. A standard inverted microscope with a 5 × objective (for a wide field of view), a single excitation color, and a single detection color will be used to image the particles during the amplification process, eg every 5 minutes. Each image will be analyzed and an estimate of each amplification product generated based on probe-area fluorescence. After a 60 minute reaction, this dynamic data will be used to estimate the initial content of template present. For technical validation, 2 controls, lambda-phage DNA and phage MS2 will be used to characterize system performance and ability to provide quantitative data.

통합 분석/스캐닝 시스템 설계 및 제작. 현미경-기반 시스템이 성공적으로 구현된 후 유동셀을 주문형 광학 시스템에 통합할 것이다. 균일한 LED 조명, 저-배율 렌즈, 및 CCD 칩을 활용할 것이다. 제어, 영상 획득, 및 분석을 위하여 LED 배열, CCD, 및 가열 유동셀을 랩톱 컴퓨터와 연결시킬 것이다. 본 유닛을 완벽하게 테스트하고, 결과들을 본 프로젝트에서 이미 얻은 결과들과 비교할 것이다. 본 장치를 이용하여 각각의 병원체 검출 감도 및 특이성을 재평가할 것이다. 또한 1 - 1M 사본들의 표적들을 첨가하여 시스템의 정량적 동적 범위를 검토할 것이다. 통합 시스템에서 성능이 제대로 작동한다고 보장되도록 대책을 강구할 것이다. Integrated Analysis / Scanning System Design and Fabrication . After the microscope-based system has been successfully implemented, the flow cell will be integrated into the custom optical system. Uniform LED lighting, low-magnification lenses, and CCD chips will be utilized. An LED array, CCD, and heated flow cell will be connected to the laptop computer for control, image acquisition, and analysis. We will fully test this unit and compare the results with those already obtained in this project. The device will be used to reevaluate the sensitivity and specificity of each pathogen detection. We will also add targets of 1-1M copies to review the quantitative dynamic range of the system. Measures will be taken to ensure that performance is working properly in the integrated system.

문헌 및 유사한 자료들 형태와는 무관하게, 특허, 특허출원, 기사, 서적, 논문, 대학논문 및 웹 페이지를 포함한, 본원에서 인용된 모든 문헌 및 유사한 자료들은 본원에 전체가 참조로 명시적으로 포함된다. 정의된 용어들, 용어 활용, 기재된 기술, 또는 기타 등을 포함하여 상기 포함된 하나 이상의 문헌 및 유사한 자료들이, 본원과 다르거나 모순되는 경우, 본원이 우선한다.All documents and similar materials cited herein, including patents, patent applications, articles, books, thesis, university thesis and web pages, are hereby expressly incorporated by reference in their entirety, regardless of the form of documents and similar materials. do. In the event that one or more of the documents and similar materials included above, including defined terms, term usage, described techniques, or the like, differ from or contradict this application, the present application controls.

본원에서 사용된 절의 제목은 명세서 구성 목적만을 위한 것이고 어떠한 방식으로도 본원의 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.The section headings used herein are for specification purposes only and should not be construed as limiting the subject matter in any way.

기타 Etc 실시예들Examples 및 균등론 And equality theory

다양한 구현예 및 실시예들와 연계하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 구현예들 또는 실시예들에 국한되지 않는다. 이와는 반대로, 본 분야의기술자들에 의해 인지되는 바와 같이 본 발명은 다양한 대안들, 변형들, 및 균등들을 포괄한다. 따라서, 설명, 방법들 및 도면들은 명시적으로 언급되지 않는 한 기재 순서에 제한적으로 독해되어서는 아니된다.Although the present invention has been described in connection with various embodiments and embodiments, it is not limited to these embodiments or embodiments. On the contrary, the invention encompasses various alternatives, modifications, and equivalents, as will be appreciated by those skilled in the art. Accordingly, the descriptions, methods, and drawings are not to be limitedly read in a written order unless explicitly stated.

본 발명은 소정의 실시예들을 설명하고 예시하였지만, 본 발명은 이러한 특정 실시예들에 국한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명은 설명되고 예시된 특정 실시예들 및 특징부들의 기능적 및/또는 균등적 모든 실시예들을 포함하는 것이다.While the present invention has been described and illustrated with certain embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to these specific embodiments. Rather, the invention is to cover all embodiments that are functional and / or equivalent of the specific embodiments and features described and illustrated.

청구범위는 다음과 같다:The claims are as follows:

SEQUENCE LISTING <110> Firefly Bioworks, Inc. <120> Nucleic Acid Detection and Quantificatioin by Post-Hybridization Labeling and Universal Encoding <130> 2009677-0004 <150> US 61/352018 <151> 2010-06-07 <150> US 61/365738 <151> 2010-07-19 <150> US 61/387958 <151> 2010-09-29 <160> 45 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for let-7a <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (34)..(34) <223> 3' inverted dT <400> 1 gatatatttt aaactataca acctactacc tcat 34 <210> 2 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-21 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (34)..(34) <223> 3' inverted dT <400> 2 gatatatttt atcaacatca gtctgataag ctat 34 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence fof miR-29b-2 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (35)..(35) <223> 3' inverted dT <400> 3 gatatatttt aaacactgat ttcaaatggt gctat 35 <210> 4 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-18ab-1 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (35)..(35) <223> 3' inverted dT <400> 4 gatatatttt aacccaccga cagcaatgaa tgttt 35 <210> 5 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (33)..(33) <223> 3' inverted dT <400> 5 gatatatttt agagctacag tgcttcatct cat 33 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-145 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (35)..(35) <223> 3' inverted dT <400> 6 gatatatttt aagggattcc tgggaaaact ggact 35 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-146a <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (34)..(34) <223> 3' inverted dT <400> 7 gatatatttt aaacccatgg aattcagttc tcat 34 <210> 8 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-210 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (34)..(34) <223> 3' inverted dT <400> 8 gatatatttt atcagccgct gtcacacgca cagt 34 <210> 9 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-221 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (35)..(35) <223> 3' inverted dT <400> 9 gatatatttt agaaacccag cagacaatgt agctt 35 <210> 10 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-222 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (33)..(33) <223> 3' inverted dT <400> 10 gatatatttt aacccagtag ccagatgtag ctt 33 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miSpike <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (33)..(33) <223> 3' inverted dT <400> 11 gatatatttt aagaccgctc cgccatcctg agt 33 <210> 12 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for RNU6B <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (54)..(54) <223> 3' inverted dT <400> 12 gatatatttt aaaaaatatg gaacgcttca cgaatttgcg tgtcatcctt gcgt 54 <210> 13 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> let-7a probe <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <220> <221> misc_feature <222> (34)..(34) <223> 3' inverted dT <400> 13 gatatatttt aaactataca acctactacc tcat 34 <210> 14 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> let-7a target <400> 14 ugagguagua gguuguauag uu 22 <210> 15 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' Cy3 <400> 15 taaaatatat 10 <210> 16 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' biotin <400> 16 taaaatatat 10 <210> 17 <211> 13 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (13)..(13) <223> 3' biotin <400> 17 taaaatatat aaa 13 <210> 18 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (16)..(16) <223> 3' biotin <400> 18 taaaatatat aaaaaa 16 <210> 19 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (22)..(22) <223> 3' biotin <400> 19 taaaatatat aaaaaaaaaa aa 22 <210> 20 <211> 21 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequences for mature miR-143 <400> 20 ugagaugaag cacuguagcu c 21 <210> 21 <211> 55 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequences for precursor miR-143 <400> 21 ggugcagugc ugcaucucug gucaguuggg agucugagau gaagcacugu agcuc 55 <210> 22 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe for labeling the 3' end of mature miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrylate <400> 22 gatatatttt agagctacag tgcttcatct ca 32 <210> 23 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe for labeling the 5' end of mature miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrylate <400> 23 gagctacagt gcttcatctc aatttatatt t 31 <210> 24 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter sequence for 3' labeling <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (22)..(22) <223> 3' biotin <400> 24 taaaatatat aaaaaaaaaa aa 22 <210> 25 <211> 15 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter sequence for 5' labeling <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' biotin <400> 25 aaaaaaaaau auaau 15 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> stem-loop encoding probe <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <400> 26 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 27 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe anchor <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <400> 27 gatatatttt 10 <210> 28 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> fluorescently-labeled encoding adapter <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> Cy3 <400> 28 gtgtttataa 10 <210> 29 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> unlabeled adapter <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (11)..(11) <223> inverted dT <400> 29 gtgtttataa t 11 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode1 probe <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <400> 30 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode2 probe <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrydite <400> 31 aataatgtgc ccaataaggg 20 <210> 32 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 1 adapter Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (9)..(9) <223> 3' Cy3Sp <400> 32 gtgtttatta 10 <210> 33 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 1 adapter invdT <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (11)..(11) <223> 3' inverted dT <400> 33 gtgtttatta t 11 <210> 34 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 2 adapter Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' Cy3Sp <400> 34 cacattatta 10 <210> 35 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 2 adapter invdT <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (11)..(11) <223> 3' inverted dT <400> 35 cacattatta t 11 <210> 36 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrylate <400> 36 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 37 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> US2 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrylate <400> 37 aataatgtgc ccaataaggg 20 <210> 38 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' acrylate <400> 38 aataactctg ggaataaccc 20 <210> 39 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' Cy3 <400> 39 gtgtttatta 10 <210> 40 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-NF <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <400> 40 gtgtttatta 10 <210> 41 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-FAM6 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' FAM6 <400> 41 gtgtttatta 10 <210> 42 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC2-Cy5 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' Cy5 <400> 42 cacattatta 10 <210> 43 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' Cy3 <400> 43 agagttatta 10 <210> 44 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-NF <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <400> 44 agagttatta 10 <210> 45 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-FAM6 <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> 5' phosphate <220> <221> misc_feature <222> (10)..(10) <223> 3' FAM6 <400> 45 agagttatta 10                          SEQUENCE LISTING <110> Firefly Bioworks, Inc.   <120> Nucleic Acid Detection and Quantificatioin by Post-Hybridization        Labeling and Universal Encoding <130> 2009677-0004 <150> US 61/352018 <151> 2010-06-07 <150> US 61/365738 <151> 2010-07-19 <150> US 61/387958 <151> 2010-09-29 <160> 45 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for let-7a <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature (222) (34) .. (34) <223> 3 'inverted dT <400> 1 gatatatttt aaactataca acctactacc tcat 34 <210> 2 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-21 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature (222) (34) .. (34) <223> 3 'inverted dT <400> 2 gatatatttt atcaacatca gtctgataag ctat 34 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence fof miR-29b-2 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 > (35) <223> 3 'inverted dT <400> 3 gatatatttt aaacactgat ttcaaatggt gctat 35 <210> 4 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-18ab-1 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 > (35) <223> 3 'inverted dT <400> 4 gatatatttt aacccaccga cagcaatgaa tgttt 35 <210> 5 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 > (33) <223> 3 'inverted dT <400> 5 gatatatttt agagctacag tgcttcatct cat 33 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-145 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 > (35) <223> 3 'inverted dT <400> 6 gatatatttt aagggattcc tgggaaaact ggact 35 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-146a <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature (222) (34) .. (34) <223> 3 'inverted dT <400> 7 gatatatttt aaacccatgg aattcagttc tcat 34 <210> 8 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-210 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature (222) (34) .. (34) <223> 3 'inverted dT <400> 8 gatatatttt atcagccgct gtcacacgca cagt 34 <210> 9 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-221 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (35) <223> 3 'inverted dT <400> 9 gatatatttt agaaacccag cagacaatgt agctt 35 <210> 10 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miR-222 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (33) <223> 3 'inverted dT <400> 10 gatatatttt aacccagtag ccagatgtag ctt 33 <210> 11 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for miSpike <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (33) <223> 3 'inverted dT <400> 11 gatatatttt aagaccgctc cgccatcctg agt 33 <210> 12 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe sequence for RNU6B <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (54) <223> 3 'inverted dT <400> 12 gatatatttt aaaaaatatg gaacgcttca cgaatttgcg tgtcatcctt gcgt 54 <210> 13 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> let-7a probe <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <220> <221> misc_feature (222) (34) .. (34) <223> 3 'inverted dT <400> 13 gatatatttt aaactataca acctactacc tcat 34 <210> 14 <211> 22 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> let-7a target <400> 14 ugagguagua gguuguauag uu 22 <210> 15 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'Cy3 <400> 15 taaaatatat 10 <210> 16 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'biotin <400> 16 taaaatatat 10 <210> 17 <211> 13 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (13) <223> 3 'biotin <400> 17 taaaatatat aaa 13 <210> 18 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (16) <223> 3 'biotin <400> 18 taaaatatat aaaaaa 16 <210> 19 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UA10-bio <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (22) <223> 3 'biotin <400> 19 taaaatatat aaaaaaaaaa aa 22 <210> 20 <211> 21 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequences for mature miR-143 <400> 20 ugagaugaag cacuguagcu c 21 <210> 21 <211> 55 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequences for precursor miR-143 <400> 21 ggugcagugc ugcaucucug gucaguuggg agucugagau gaagcacugu agcuc 55 <210> 22 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe for labeling the 3 'end of mature miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrylate <400> 22 gatatatttt agagctacag tgcttcatct ca 32 <210> 23 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe for labeling the 5 'end of mature miR-143 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrylate <400> 23 gagctacagt gcttcatctc aatttatatt t 31 <210> 24 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter sequence for 3 'labeling <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (22) <223> 3 'biotin <400> 24 taaaatatat aaaaaaaaaa aa 22 <210> 25 <211> 15 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> adapter sequence for 5 'labeling <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'biotin <400> 25 aaaaaaaaau auaau 15 <210> 26 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> stem-loop encoding probe <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <400> 26 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 27 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> probe anchor <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <400> 27 gatatatttt 10 <210> 28 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> fluorescently-labeled encoding adapter <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> Cy3 <400> 28 gtgtttataa 10 <210> 29 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> unlabeled adapter <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (11) <223> inverted dT <400> 29 gtgtttataa t 11 <210> 30 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode1 probe <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <400> 30 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 31 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode2 probe <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrydite <400> 31 aataatgtgc ccaataaggg 20 <210> 32 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 1 adapter Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature (222) (9) .. (9) <223> 3 'Cy3Sp <400> 32 gtgtttatta 10 <210> 33 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 1 adapter invdT <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (11) <223> 3 'inverted dT <400> 33 gtgtttatta t 11 <210> 34 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 2 adapter Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'Cy3Sp <400> 34 cacattatta 10 <210> 35 <211> 11 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCode 2 adapter invdT <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (11) <223> 3 'inverted dT <400> 35 cacattatta t 11 <210> 36 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrylate <400> 36 aataaacacg ggaataaccc 20 <210> 37 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> US2 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrylate <400> 37 aataatgtgc ccaataaggg 20 <210> 38 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'acrylate <400> 38 aataactctg ggaataaccc 20 <210> 39 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'Cy3 <400> 39 gtgtttatta 10 <210> 40 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-NF <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <400> 40 gtgtttatta 10 <210> 41 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC1-A-FAM6 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'FAM6 <400> 41 gtgtttatta 10 <210> 42 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC2-Cy5 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'Cy5 <400> 42 cacattatta 10 <210> 43 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-Cy3 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'Cy3 <400> 43 agagttatta 10 <210> 44 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-NF <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <400> 44 agagttatta 10 <210> 45 <211> 10 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UC3-A-FAM6 <220> <221> misc_feature <222> (1) <223> 5 'phosphate <220> <221> misc_feature &Lt; 222 &gt; (10) <223> 3 'FAM6 <400> 45 agagttatta 10

Claims (129)

하나 이상의 핵산 탐침들을 가지는 최소한 하나의 영역을 포함하며, 동일한 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합된 것은 후-혼성 표지화에 의해 검출 가능하도록 각각의 핵산 탐침은 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는, 기질.A nucleic acid probe comprising at least one region having one or more nucleic acid probes, wherein each nucleic acid probe binds to the target nucleic acid such that binding of both the target nucleic acid and the universal adapter to the same nucleic acid probe is detectable by post-hybrid labeling; A substrate, consisting of contiguous adapter sequences that bind a universal adapter. 제1항에 있어서, 동일한 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합되면 표적 핵산이 범용 어댑터와 연결되도록 포획서열 및 어댑터 서열이 구성되는, 기질.The substrate of claim 1, wherein the binding sequence and the adapter sequence are configured such that when the target nucleic acid and the universal adapter are bound to the same nucleic acid probe, the target nucleic acid is linked with the universal adapter. 제2항에 있어서, 동일한 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합되면 효소 또는 화학적 결합에 의해 표적 핵산이 범용 어댑터와 연결되도록 포획서열 및 어댑터 서열이 구성되는, 기질.The substrate of claim 2, wherein when both the target nucleic acid and the universal adapter are bound to the same nucleic acid probe, the capture sequence and the adapter sequence are configured such that the target nucleic acid is linked to the universal adapter by an enzyme or chemical bond. 제2항 또는 제3항에 있어서, 동일한 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합되면 DNA 또는 RNA 연결효소에 의해 표적 핵산이 범용 어댑터와 연결되도록 포획서열 및 어댑터 서열이 구성되는, 기질.4. The substrate of claim 2, wherein the capture sequence and adapter sequence are constructed such that when both the target nucleic acid and the universal adapter are bound to the same nucleic acid probe, the target nucleic acid is linked to the universal adapter by DNA or RNA ligase. 선행 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 어댑터 서열은 탐침의 이차구조를 최소화하도록 설계되는, 기질.The substrate of claim 1, wherein the adapter sequence is designed to minimize secondary structure of the probe. 선행 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 포획서열 및 어댑터 서열은 포획 서열 융점이 어댑터 서열 융점보다 더 높도록 설계되는, 기질.The substrate of claim 1, wherein the capture sequence and the adapter sequence are designed such that the capture sequence melting point is higher than the adapter sequence melting point. 선행 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 연결효소반응을 억제하도록 탐침은 모자 씐워진 (capped) 3' 말단을 포함하는, 기질.The substrate of any one of the preceding claims, wherein the probe comprises a capped 3 'end to inhibit ligase reaction. 선행 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 기질은 평면, 구형 또는 비-구형 표면을 가지는, 기질.The substrate of claim 1, wherein the substrate has a planar, spherical or non-spherical surface. 제8항에 있어서, 기질은 미세배열인, 기질.The substrate of claim 8, wherein the substrate is microarray. 제8항에 있어서, 기질은 입자인, 기질.The substrate of claim 8, wherein the substrate is a particle. 제10항에 있어서, 입자는 유리, 중합체, 수화겔, 실리카, 또는 금속인, 기질.The substrate of claim 10, wherein the particles are glass, polymer, hydrogel, silica, or metal. 제11항에 있어서, 입자는 수화겔인, 기질.The substrate of claim 11, wherein the particles are hydrogels. 제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 입자는 하나 이상의 코드화 영역들을 포함하는, 기질.The substrate of claim 10, wherein the particle comprises one or more coding regions. 제13항에 있어서, 하나 이상의 코드화 영역들은 도식적으로 및/또는 형광적으로 코드화되는, 기질.The substrate of claim 13, wherein the one or more coding regions are graphically and / or fluorescently encoded. 제13항 또는 제14항에 있어서, 하나 이상의 코드화 영역들은 불활성 영역들에 의해 최소한 하나의 탐침 영역으로부터 이격되는, 기질.The substrate of claim 13, wherein the one or more coding regions are spaced from the at least one probe region by inactive regions. 제13항 또는 제14항에 있어서, 하나 이상의 코드화 영역들은 최소한 하나의 탐침 영역과 중첩되는, 기질.The substrate of claim 13 or 14, wherein the one or more coding regions overlap with at least one probe region. 선행 항들 중 어느 하나의 항에 있어서, 입자는 입자 배향을 표시하는 신호를 가지는, 기질.The substrate of claim 1, wherein the particle has a signal indicating particle orientation. 핵산 탐침에 표적 핵산 및 범용 어댑터 양자가 결합된 것이 후-혼성 표지화에 의해 검출 가능하도록 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는, 핵산 탐침.A nucleic acid probe comprising a capture sequence that binds a target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter such that the binding of both the target nucleic acid and the universal adapter to the nucleic acid probe is detectable by post-hybrid labeling. 제18항에 있어서, 특정 위치에서 핵산 탐침을 포획하는 핵산 바코드 서열을 더욱 포함하는, 핵산 탐침.The nucleic acid probe of claim 18, further comprising a nucleic acid barcode sequence that captures the nucleic acid probe at a specific position. 제18항 또는 제19항에 있어서, 기질 표면에 핵산 탐침을 효소적 또는 화학적으로 연결하는 물질 (moiety)를 더욱 포함하는, 핵산 탐침.The nucleic acid probe according to claim 18 or 19, further comprising a moiety that enzymatically or chemically connects the nucleic acid probe to the substrate surface. 제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 핵산 탐침은 단일-가닥 DNA인, 핵산 탐침.The nucleic acid probe of claim 18, wherein the nucleic acid probe is single-stranded DNA. 제18항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 포획서열은 관심 microRNA의3' 말단 서열과 상보적으로 설계되는, 핵산 탐침.The nucleic acid probe of claim 18, wherein the capture sequence is designed complementary to the 3 ′ terminal sequence of the microRNA of interest. 하나 이상의 범용 코드화 영역들을 포함하며, 각각의 범용 코드화 영역은 하나 이상의 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지며, 각각의 주형은 스템-루프 구조 및 스템-루프 구조에 인접한 예정 뉴클레오티드 서열로 구성되는, 기질.A substrate comprising one or more universal coding regions, each universal coding region having one or more single-stranded polynucleotide templates, each template consisting of a stem-loop structure and a predetermined nucleotide sequence adjacent to the stem-loop structure. 제23항에 있어서, 예정 뉴클레오티드 서열은 예정된 10-염기 서열인, 기질.The substrate of claim 23, wherein the predetermined nucleotide sequence is a predetermined 10-base sequence. 제23항에 있어서, 예정 뉴클레오티드 서열은 모든 예정 서열들 중 공통적인 6-뉴클레오티드 서열 및 서브세트 (subset)에만 고유한 4- 뉴클레오티드 서열을 가지는, 기질.The substrate of claim 23, wherein the predetermined nucleotide sequence has a 4-nucleotide sequence unique to only a 6-nucleotide sequence and a subset common to all predetermined sequences. 제23항 또는 제24항에 있어서, 입자는 하나 이상의 범용 탐침 영역들을 더욱 포함하는, 기질.The substrate of claim 23, wherein the particle further comprises one or more general purpose probe regions. 제26항에 있어서, 각각의 범용 탐침 영역은 관심 탐침들을 입자에 부착시키기 위한 하나 이상의 앵커들을 가지는, 기질.27. The substrate of claim 26, wherein each general purpose probe region has one or more anchors for attaching probes of interest to the particle. 제27항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 핵산 앵커들인, 기질.The substrate of claim 27, wherein the one or more anchors are nucleic acid anchors. 제28항에 있어서, 개별 핵산 앵커는 헤어핀 구조로 구성되는, 기질.The substrate of claim 28, wherein the individual nucleic acid anchors consist of a hairpin structure. 제29항에 있어서, 개별 핵산 앵커는 선형 구조를 가지는, 기질.The substrate of claim 29, wherein the individual nucleic acid anchors have a linear structure. 제27항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 화학적 앵커들인, 기질.The substrate of claim 27, wherein the one or more anchors are chemical anchors. 제31항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 하나 이상의 카르복시기들, 아민기들, 티올기들, 및/또는 아지드기들을 포함하는, 기질.The substrate of claim 31, wherein the one or more anchors comprise one or more carboxyl groups, amine groups, thiol groups, and / or azide groups. 제23항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 코드화 영역들은 불활성 영역들에 의해 하나 이상의 범용 탐침 영역들과 이격되는, 기질.33. The substrate of any one of claims 23 to 32, wherein the one or more universal coding regions are spaced apart from the one or more universal probe regions by inactive regions. 제23항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 코드화 영역들은 하나 이상의 범용 탐침 영역들과 중첩되는, 기질.33. The substrate of any one of claims 23-32, wherein the one or more general purpose coding regions overlap with the one or more general purpose probe regions. 제16항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, 입자는 하나 이상의 폴리뉴클레오티드 주형들에 부착되는 하나 이상의 코드화 어댑터들을 더욱 포함하는, 기질.25. The substrate of any one of claims 16 to 24, wherein the particle further comprises one or more encoding adapters attached to one or more polynucleotide templates. 제25항에 있어서, 개별 코드화 어댑터는 해당 폴리뉴클레오티드 주형의 예정 뉴클레오티드 서열에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 기질.The substrate of claim 25, wherein the individual encoding adapters comprise a nucleotide sequence complementary to a predetermined nucleotide sequence of the polynucleotide template of interest. 제35항 또는 제36항에 있어서, 개별 코드화 어댑터는 최대 30 뉴클레오티드들로 구성되는, 기질.The substrate of claim 35 or 36, wherein the individual encoded adapters consist of up to 30 nucleotides. 제35항 내지 제37항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 코드화 어댑터들은 표지 및 미표지 코드화 어댑터들의 조합으로 구성되는, 기질.38. The substrate of any one of claims 35 to 37, wherein the one or more encoded adapters consists of a combination of labeled and unlabeled encoded adapters. 제38항에 있어서, 표지 코드화 어댑터들은 검출 가능 물질로 구성되는, 기질.The substrate of claim 38, wherein the labeled encoding adapters are comprised of a detectable substance. 제39항에 있어서, 검출 가능 물질은 형광체, 발색단, 방사성 동위원소, 양자점, 나노입자 및/또는 삽입 DNA/RNA 염료인, 기질.The substrate of claim 39, wherein the detectable substance is a phosphor, chromophore, radioisotope, quantum dots, nanoparticles and / or insert DNA / RNA dyes. 제38항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표지 코드화 어댑터들은 구분되는 검출 가능 물질로 표지화되는, 기질.41. The substrate of any one of claims 38-40, wherein the labeled encoding adapters are labeled with a distinct detectable substance. 제38항 내지 제41항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 코드화 영역에서 원하는 검출 가능 신호 수준이 달성되는 비율로, 표지 및 미표지 코드화 어댑터들이 존재하는, 기질.42. The substrate of any one of claims 38-41, wherein there are labeled and unlabeled encoded adapters in a ratio at which a desired detectable signal level is achieved in each encoded region. 제38항 내지 제41항 중 어느 하나의 항에 있어서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터들은 기타 표지 코드화 어댑터들을 위한 신호 정규화에 적합한 수준으로 존재하는, 기질.42. The substrate of any one of claims 38-41, wherein at least one label encoding adapter is present at a level suitable for signal normalization for other label encoding adapters. 제38항 내지 제42항 중 어느 하나의 항에 있어서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터들은 입자 배향 표시에 적합한 수준으로 존재하는, 기질.43. The substrate of any one of claims 38-42, wherein at least one label encoding adapter is present at a level suitable for indicating particle orientation. 제27항 내지 제44항 중 어느 하나의 항에 있어서, 입자는 범용 탐침 영역들에서 하나 이상의 앵커들에 부착되는 하나 이상의 관심 탐침들을 더욱 포함하는, 기질.45. The substrate of any one of claims 27-44, wherein the particle further comprises one or more probes of interest that are attached to one or more anchors in the universal probe regions. 제45항에 있어서, 하나 이상의 관심 탐침들은 하나 이상의 앵커들에 직접 부착되는, 기질.46. The substrate of claim 45, wherein the one or more probes of interest are directly attached to one or more anchors. 제45항에 있어서, 하나 이상의 관심 탐침들은 링커를 통하여 하나 이상의 앵커들에 부착되는, 기질.46. The substrate of claim 45, wherein the one or more probes of interest are attached to one or more anchors via a linker. 제45항 내지 제47항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 탐침들은 다수의 관심 표적 핵산들을 검출하도록 설계되는, 기질.48. The substrate of any one of claims 45-47, wherein the one or more probes are designed to detect a plurality of target nucleic acids of interest. a. 각각이 표적 핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열로 구성되는 다수의 핵산 탐침들과 시료와의 접촉단계;
b. 하나 이상의 범용 어댑터들이 존재하고, 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터 양자가 동일한 개별 핵산 탐침에 결합될 수 있는 조건에서, 다수의 탐침들 및 시료의 배양단계;
c. 개별 범용 어댑터가 개별 표적 핵산과 결합되도록 반응을 수행하고 이때 동일한 개별 핵산 탐침과 혼성화되는 단계;
d. 다수의 핵산 탐침들과 연결된 하나 이상의 범용 어댑터들의 존재를 검출하고, 이에 따라 시료에 있는 표적 핵산들의 존재를 검출하는 단계를 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도 (abundance)를 검출하는 방법.
a. Contacting a sample with a plurality of nucleic acid probes each consisting of a capture sequence that binds a target nucleic acid and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter;
b. Culturing the plurality of probes and the sample under conditions in which one or more universal adapters are present and both individual target nucleic acids and individual universal adapters can be bound to the same individual nucleic acid probe;
c. Conducting the reaction so that the individual universal adapters are combined with the individual target nucleic acids, and hybridizing with the same individual nucleic acid probe;
d. Detecting the presence and / or abundance of target nucleic acids in the sample, including detecting the presence of one or more general purpose adapters associated with the plurality of nucleic acid probes, thereby detecting the presence of target nucleic acids in the sample. How to.
제49항에 있어서, 다수의 핵산 탐침들은 기질에 부착되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 49, wherein the plurality of nucleic acid probes are attached to a substrate. 제49항에 있어서, 각각의 핵산 탐침은 기질 특정 위치에 핵산 탐침을 포획하는 바코드 서열을 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 49, wherein each nucleic acid probe further comprises a barcode sequence that captures the nucleic acid probe at a substrate specific location. 제50항 또는 제51항에 있어서, 기질은 미세배열인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.52. The method of claim 50 or 51, wherein the substrate is microarray. 제50항 또는 제51항에 있어서, 기질은 입자인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 50 or 51, wherein the substrate is a particle. 제49항 내지 제53항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 (b)에서의 조건은 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터가 동일 시간에 동일한 개별 핵산 탐침에 결합되도록 하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The presence of target nucleic acids in a sample of any one of claims 49-53, wherein the condition in step (b) causes the individual target nucleic acids and the individual universal adapters to bind to the same individual nucleic acid probe at the same time. And / or a method of detecting water. 제49항 내지 제53항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 (b)에서의 조건은 개별 표적 핵산 및 개별 범용 어댑터가 순차적으로 동일한 개별 핵산 탐침에 결합되도록 하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.55. The method of any one of claims 49-53, wherein the condition in step (b) is such that the presence of the target nucleic acids in the sample, such that the individual target nucleic acid and the individual universal adapters are sequentially coupled to the same individual nucleic acid probe, and And / or a method of detecting water. 제49항 내지 제55항 중 어느 하나의 항에 있어서, 본 방법은 결합 단계 이후 미결합 범용 어댑터들을 제거하는 단계를 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.56. The method of any one of claims 49-55, wherein the method further comprises removing unbound universal adapters after the binding step. 제49항 내지 제53항 중 어느 하나의 항에 있어서, 본 방법은 결합 단계 이후 미결합 범용 표적 핵산들을 제거하는 단계를 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.54. The method of any one of claims 49-53, wherein the method further comprises removing unbound universal target nucleic acids after the binding step. . 제49항 내지 제56항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 어댑터들은 하나 이상의 검출 가능 물질들에 의해 표지화되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of any one of claims 49-56, wherein the one or more general purpose adapters are labeled by one or more detectable substances. 제49항 내지 제58항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 하나 이상의 검출 가능 물질들은 형광체, 발색단, 방사성 동위원소, 양자점, 나노입자, 삽입 DNA/RNA 염료, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.59. The method of any one of claims 49-58, wherein each one or more detectable substances are from the group consisting of phosphors, chromophores, radioisotopes, quantum dots, nanoparticles, intercalating DNA / RNA dyes, and combinations thereof. Independently selected, the method for detecting the presence and / or number of target nucleic acids in a sample. 제59항에 있어서, 하나 이상의 검출 가능 물질들은 형광체로 구성되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.60. The method of claim 59, wherein the one or more detectable substances consist of phosphors. 제49항 내지 제56항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 어댑터들 중 최소한 하나는 비오틴화되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.57. The method of any one of claims 49-56, wherein at least one of the one or more universal adapters is biotinylated. 제61항에 있어서, 본 방법은 피코에트린, PE-Cy5, PE-Cy5.5, PE-Cy7, APC, PerCP, 양자점들, 또는 형광체들과 결합되는 스트렙타비딘 보고자와 대상체들을 배양하는 단계를 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.62. The method of claim 61, wherein the method comprises the steps of culturing the streptavidin reporter and subjects bound to phycoetrine, PE-Cy5, PE-Cy5.5, PE-Cy7, APC, PerCP, quantum dots, or phosphors. Further comprising, the presence and / or number of target nucleic acids in the sample. 제61항에 있어서, 본 방법은 효소 신호 발생을 위하여 효소와 결합되는 스트렙타비딘 보고자와 대상체들을 배양하는 단계를 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.62. The method of claim 61, wherein the method further comprises culturing the streptavidin reporter and subjects bound to the enzyme for generating an enzyme signal. 제63항에 있어서, 효소는 알칼리성 인산가수분해효소, 베타-갈락토시다아제, 또는 겨자무과산화효소인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.64. The method of claim 63, wherein the enzyme is alkaline phosphatase, beta-galactosidase, or mustard peroxidase. 제63항 또는 제64항에 있어서, 효소 신호 발생으로 화학발광, 형광, 또는 발색 검출이 가능한, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.65. The method according to claim 63 or 64, wherein the presence and / or number of target nucleic acids in the sample is capable of detecting chemiluminescence, fluorescence, or color development by enzyme signal generation. 제49항 내지 제65항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단계 c에서의 반응은 효소적 결합 반응인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.66. The method of any one of claims 49-65, wherein the reaction in step c is an enzymatic binding reaction. 제66항에 있어서, 효소적 결합 반응은 연결효소반응인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.67. The method of claim 66, wherein the enzymatic binding reaction is a ligase reaction. 제67항에 있어서, 연결효소반응은 DNA 연결효소, RNA 연결효소, 및/또는 중합효소가 관여하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 67, wherein the ligase reaction detects the presence and / or number of target nucleic acids in the sample involving DNA ligase, RNA ligase, and / or polymerase. 제49항 내지 제68항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 개별 대상체는 대상체 식별을 표시하는 하나 이상의 코드화 영역들을 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.69. The method of any one of claims 49-68, wherein each individual subject comprises one or more encoded regions indicative of the subject identification. 제69항에 있어서, 하나 이상의 코드화 영역들은 도식적으로 및/또는 형광적으로 코드화되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 69, wherein the one or more coding regions are graphically and / or fluorescently encoded. 제49항 내지 제70항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 개별 대상체는 대상체 배향을 표시하는 신호를 가지는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of any one of claims 49-70, wherein each individual subject has a signal indicative of subject orientation. 제49항 내지 제71항 중 어느 하나의 항에 있어서, 검출 단계는 유체 유동 기구를 이용한 다수의 대상체들 스캐닝을 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.72. The method of any one of claims 49-71, wherein the detecting step comprises scanning a plurality of subjects with a fluid flow device. 제72항에 있어서, 유체 유동 기구는 유세포분석기인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.73. The method of claim 72, wherein the fluid flow mechanism is a flow cytometer. 제72항에 있어서, 스캐닝 단계는 범용 어댑터 융점 이상 그러나 결합된 표적-어댑터 융점 이하에서 수행되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 72, wherein the scanning step is performed above the universal adapter melting point but below the bound target-adapter melting point. 제74항에 있어서, 본 방법은 미결합 범용 어댑터들 제거 단계를 포함하는 않는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.75. The method of claim 74, wherein the method does not comprise the step of removing unbound universal adapters. 제49항 내지 제75항 중 어느 하나의 항에 있어서, 본 방법은 표적 핵산들 함량 정량화 단계를 더욱 포함하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.76. The method of any one of claims 49-75, wherein the method further comprises the step of quantifying the target nucleic acid content. 제76항에 있어서, 정량화 단계는 하나 이상의 범용 어댑터들와 연관되는 검출 가능 신호들의 수준을 정량적으로 결정하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 76, wherein the quantifying step quantitatively determines the level of detectable signals associated with one or more general purpose adapters. 제49항 내지 제77항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표적 핵산들은 DNA 및/또는 RNA로 구성되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.78. The method of any one of claims 49-77, wherein the target nucleic acids consist of DNA and / or RNA. 제78항에 있어서, 표적 핵산들은 microRNA로 구성되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.79. The method of claim 78, wherein the target nucleic acids are comprised of microRNAs. 제79항에 있어서, microRNA는 성숙체 microRNA인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.80. The method of claim 79, wherein the microRNA is a mature microRNA. 제49항 내지 제80항 중 어느 하나의 항에 있어서, 탐침에서 어댑터 서열은 표적 포획 서열의 3' 말단에 있는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.81. The method of any one of claims 49-80, wherein the adapter sequence in the probe is at the 3 'end of the target capture sequence and detects the presence and / or number of target nucleic acids in the sample. 제49항 내지 제80항 중 어느 하나의 항에 있어서, 탐침에서 어댑터 서열은 표적 포획 서열의 5' 말단에 있는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.81. The method of any one of claims 49-80, wherein the adapter sequence in the probe is at the 5 'end of the target capture sequence. 제49항 내지 제82항 중 어느 하나의 항에 있어서, 성숙체 종을 효과적으로 표지화하고 전구체 종을 표지화하지 않는 방식으로 탐침에서 어댑터 서열은 표적 포획 서열 말단에 배치되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The presence of target nucleic acids in a sample according to claim 49, wherein the adapter sequence in the probe is positioned at the end of the target capture sequence in a manner that effectively labels the mature species and does not label the precursor species. And / or a method of detecting water. 제49항 내지 제83항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표적 핵산들은 다수의 핵산 종들로 구성되고 다수의 핵산 종들은 일 말단에 가변 뉴클레오티드 서열 및 타 말단에 동일한 뉴클레오티드 서열을 가지는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.84. The target of any one of claims 49-83, wherein the target nucleic acids consist of a plurality of nucleic acid species and the plurality of nucleic acid species have variable nucleotide sequences at one end and identical nucleotide sequences at the other end. A method for detecting the presence and / or number of nucleic acids. 제84항에 있어서, 핵산 탐침에서 어댑터 서열에 인접하는 포획서열은 원하는 가변 말단 뉴클레오티드 서열에 상보적으로 설계되고 탐침과 연결되는 범용 어댑터 검출로 시료 중 원하는 말단 가변 표적 핵산의 존재를 표시하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.85. The sample of claim 84, wherein the capture sequence adjacent to the adapter sequence in the nucleic acid probe indicates the presence of the desired terminal variable target nucleic acid in the sample by universal adapter detection designed complementary to the desired variable terminal nucleotide sequence and linked to the probe. A method for detecting the presence and / or number of target nucleic acids in a cell. 제49항 내지 제85항 중 어느 하나의 항에 있어서, 표적 핵산들은 시료 중에 낮은 수도로 존재하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.86. The method of any one of claims 49-85, wherein the target nucleic acids are present in the sample in low numbers. 제86항에 있어서, 표적 핵산들은 0.1 amol - 10,000 amol 수준으로 존재하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.87. The method of claim 86, wherein the target nucleic acids are present at a level of 0.1 amol-10,000 amol. 제86항에 있어서, 표적 핵산들은 200 amol 이하의 수준으로 존재하는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 86, wherein the target nucleic acids are present at levels up to 200 amol. 제86항에 있어서, 시료 중 1% 미만의 총 핵산들이 표적 핵산들인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 86, wherein less than 1% of the total nucleic acids in the sample are target nucleic acids. 제86항에 있어서, 시료 중 0.1% 미만의 총 핵산들이 표적 핵산들인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.The method of claim 86, wherein less than 0.1% of the total nucleic acids in the sample are target nucleic acids. 제86항에 있어서, 시료 중 백만분의 1미만의 총 핵산들이 표적 핵산들인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.87. The method of claim 86, wherein less than one million total nucleic acids in the sample are target nucleic acids. 제86항에 있어서, 시료 중 천만분의 1 미만의 총 핵산들이 표적 핵산들인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.87. The method of claim 86, wherein less than one tenth of the total nucleic acids in the sample are target nucleic acids. 제49항 내지 제92항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 합성 핵산들, 정제 RNA 또는 DNA, 역전자 또는 증폭 핵산들, 세포들, 세포 용해액, 조직, 조직 분해물, 전혈, 혈장, 혈청, 요, 대변, 타액, 제대혈, 융모막 융모 시료, 융모막융모 시료 배양액, 양수, 양수 배양액, 및 자궁경부 세척액 (transcervical lavage fluid), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.99. The sample of any of claims 49-92, wherein the sample comprises synthetic nucleic acids, purified RNA or DNA, reverse electron or amplified nucleic acids, cells, cell lysate, tissue, tissue lysate, whole blood, plasma, serum. Of target nucleic acids in a sample selected from the group consisting of urine, feces, saliva, umbilical cord blood, chorionic villus sample, chorionic villus sample culture, amniotic fluid, amniotic fluid, and cervical lavage fluid, and combinations thereof. A method of detecting presence and / or water. 제49항 내지 제93항 중 어느 하나의 항에 있어서, 시료는 조직 손상, 급성 심근경색증, 천식, 심장질환, HCV 감염증, 간장 질환, 관절염, 폐혈증, 당뇨병, 알츠하이머 및/또는 암에서 선택되는 질환을 앓고 있거나 이에 취약한 환자로부터 채취되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.94. The disease of any one of claims 49-93, wherein the sample is selected from tissue damage, acute myocardial infarction, asthma, heart disease, HCV infection, liver disease, arthritis, pulmonary disease, diabetes, Alzheimer's and / or cancer. A method for detecting the presence and / or number of target nucleic acids in a sample, taken from a patient suffering from or vulnerable thereto. 제49항 내지 제94항 중 어느 하나의 항에 있어서, 대상체들은 입자들인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.95. The method of any one of claims 49-94, wherein the subjects are particles. 제95항에 있어서, 각각의 입자는 독립적으로 평면, 구형 또는 비-구형인, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.97. The method of claim 95, wherein each particle is independently planar, spherical or non-spherical. 제95항 또는 제96항에 있어서, 각각의 입자는 독립적으로 유리, 중합체, 수화겔, 실리카, 금속, 및 이들의 임의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는, 시료에 있는 표적 핵산들의 존재 및/또는 수도를 검출하는 방법.98. The method of claim 95 or 96, wherein each particle is independently selected from the group consisting of glass, polymer, hydrogel, silica, metal, and any combination thereof, and / or the presence and / or number of target nucleic acids in the sample. How to detect. a. 각각이 관심 표적핵산과 결합하는 포획서열 및 범용 어댑터와 결합하는 인접 어댑터 서열을 포함하는 다수의 핵산 탐침들; 및
b. 하나 이상의 범용 어댑터들로 구성되는, 표적 핵산들 검출용 키트.
a. A plurality of nucleic acid probes comprising a capture sequence that binds a target nucleic acid of interest and a contiguous adapter sequence that binds a universal adapter; And
b. A kit for detecting target nucleic acids, consisting of one or more universal adapters.
제98항에 있어서, 다수의 핵산들은 다수의 기질들에 부착되는, 표적 핵산들 검출용 키트.99. The kit of claim 98, wherein the plurality of nucleic acids are attached to a plurality of substrates. 제98항 또는 제99항에 있어서, 하나 이상의 다음 성분들을 더욱 포함하는, 표적 핵산들 검출용 키트:
c. 혼성화 시약;
d. 범용 어댑터 및 표적 핵산 결합용 시약; 및
e. 세척 완충액.
The kit for detecting target nucleic acids according to claim 98 or 99, further comprising one or more of the following components:
c. Hybridization reagents;
d. Universal adapters and reagents for binding to target nucleic acids; And
e. Wash buffer.
제98항 내지 제100항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 어댑터들은 하나 이상의 검출 가능 물질들로 표지화되는, 표적 핵산들 검출용 키트.101. The kit of any of claims 98-100, wherein one or more general purpose adapters are labeled with one or more detectable substances. 제98항 내지 제100항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 범용 어댑터들 중 최소한 하나는 비오틴화되는, 표적 핵산들 검출용 키트.101. The kit of any of claims 98-100, wherein at least one of the one or more universal adapters is biotinylated. 제102항에 있어서, 피코에트린-결합 스트렙타비딘 보고자를 더욱 포함하는, 표적 핵산들 검출용 키트. 107. The kit of claim 102, further comprising a phycoetrine-binding streptavidin reporter. a. 각각이 하나 이상의 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형들을 가지는 하나 이상의 코드화 영역들을 포함하는 기질을 제공하는 단계;
b. 각각이 개별 폴리뉴클레오티드 주형과 특이적으로 결합되도록 설계되는 서열을 포함하고 표지화 단일-가닥 코드화 어댑터는 검출 가능 물질을 포함하는 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들을 제공하는 단계;
c. 개별 코드화 어댑터가 해당 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형과 결합 가능한 조건에서, 기질 및 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들의 배양단계;
d. 개별 코드화 어댑터를 해당 폴리뉴클레오티드 주형에 결합하여, 이에 따라 기질을 코드화하는 단계를 포함하는, 기질 코드화 방법.
a. Providing a substrate comprising one or more coding regions, each having one or more single-stranded polynucleotide templates;
b. The labeled single-stranded coding adapter each comprising a sequence designed to specifically bind to an individual polynucleotide template, the labeling single-stranded coding adapter providing a plurality of labeled and unlabeled single-stranded coding adapters comprising a detectable substance;
c. Culturing the substrate and a plurality of labeled and unlabeled single-stranded adapters under conditions such that the individual encoded adapters can bind with the corresponding single-stranded polynucleotide template;
d. Binding the individual encoding adapters to the corresponding polynucleotide template, thereby encoding the substrate.
제104항에 있어서, 개별 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형은 헤어핀 구조를 형성하고 개별 단일-가닥 코드화 어댑터는 헤어핀 구조를 이루지 않는, 기질 코드화 방법.105. The method of claim 104, wherein the individual single-stranded polynucleotide templates form a hairpin structure and the individual single-stranded coding adapters do not form a hairpin structure. 제104항에 있어서, 개별 단일-가닥 코드화 어댑터는 헤어핀 구조를 형성하고 개별 단일-가닥 폴리뉴클레오티드 주형은 헤어핀 구조를 이루지 않는, 기질 코드화 방법.107. The method of claim 104, wherein the individual single-stranded coding adapters form a hairpin structure and the individual single-stranded polynucleotide templates do not form a hairpin structure. 제104항 내지 제106항 중 어느 하나의 항에 있어서, 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들은 다수의 검출 가능 물질들을 포함하는, 기질 코드화 방법.107. The method of any one of claims 104-106, wherein the plurality of labeled and unlabeled single-stranded coding adapters comprises a plurality of detectable substances. 제107항에 있어서, 각각의 다수의 검출 가능 물질들은 독립적으로 형광체, 발색단, 방사성 동위원소, 양자점, 나노입자, 및/또는 삽입 DNA/RNA 염료에서 선택되는, 기질 코드화 방법.107. The method of claim 107, wherein each of the plurality of detectable materials is independently selected from phosphors, chromophores, radioisotopes, quantum dots, nanoparticles, and / or insert DNA / RNA dyes. 제104항 내지 제108항 중 어느 하나의 항에 있어서, 다수의 표지화 및 미표지화 단일-가닥 코드화 어댑터들은 표지화 및 미표지 코드화 어댑터들의 하나 이상의 세트 (set)로 구성되며, 각각의 세트에서, 표지화 및 미표지 코드화 어댑터들은 검출 가능 물질을 제외하고 실질적으로 동일한 서열들을 가지는, 기질 코드화 방법.107. The method of any one of claims 104-108, wherein the plurality of labeled and unlabeled single-stranded coded adapters consists of one or more sets of labeled and unlabeled coded adapters, in each set of labeled And the unlabeled encoding adapters have substantially identical sequences except for a detectable substance. 제109항에 있어서, 하나 이상의 세트는 구분되는 검출 가능 물질들로 표지화되는, 기질 코드화 방법.109. The method of claim 109, wherein the one or more sets are labeled with distinct detectable substances. 제 109항 또는 제110항에 있어서, 표지화 및 미표지 코드화 어댑터들의 각각의 세트는 동일한 개별 폴리뉴클레오티드 주형과 결합하는, 기질 코드화 방법.119. The method of claim 109 or 110, wherein each set of labeled and unlabeled adapters binds to the same individual polynucleotide template. 제109항 내지 제111항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 세트에서, 표지 및 미표지 코드화 어댑터들은 각각의 코드화 영역에서 원하는 신호 수준을 달성할 수 있는 예정 비율로 존재하는, 기질 코드화 방법.117. The method of any one of claims 109-111, wherein in each set, the labeled and unlabeled encoded adapters are present at a predetermined rate capable of achieving the desired signal level in each encoded region. 제104항 내지 제112항 중 어느 하나의 항에 있어서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터들은 기타 표지 코드화 어댑터들을 위하여 검출 가능 신호들 정규화에 이용되는, 기질 코드화 방법.117. The method of any one of claims 104-112, wherein at least one label encoding adapter is used for normalizing detectable signals for other label encoding adapters. 제104항 내지 제112항 중 어느 하나의 항에 있어서, 최소한 하나의 표지 코드화 어댑터들의 신호 수준은 기질 배향 결정에 이용되는, 기질 코드화 방법.117. The method of any one of claims 104-112, wherein the signal level of at least one label encoding adapter is used to determine substrate orientation. 제104항 내지 제112항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기질에 있는 하나 이상의 코드화 영역들은 불활성 영역들에 의해 이격되는, 기질 코드화 방법.117. The method of any one of claims 104-112, wherein one or more coding regions in the substrate are spaced apart by inactive regions. 제104항 내지 제115항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 코드화 영역이 다수의 코드화 어댑터들로 표지화되도록 기질들 및 코드화 어댑터들이 설계되는, 기질 코드화 방법.116. The method of any one of claims 104-115, wherein the substrates and coding adapters are designed such that each coding region is labeled with a plurality of coding adapters. 제104항 내지 제116항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 코드화 영역들에서 코드화 어댑터들에 의해 제공되는 검출 가능 신호들의 수준은 기질 식별 결정에 사용되는, 기질 코드화 방법.117. The method of any one of claims 104-116, wherein the level of detectable signals provided by the encoding adapters in one or more encoding regions is used for substrate identification determination. 제104항 내지 제117항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기질은 하나 이상의 탐침 영역들을 더욱 포함하고, 각각의 탐침 영역은 관심 탐침들을 기질에 부착하기 위한 하나 이상의 앵커들을 가지는, 기질 코드화 방법.118. The method of any one of claims 104-117, wherein the substrate further comprises one or more probe regions, each probe region having one or more anchors for attaching the probes of interest to the substrate. 제118항에 있어서, 본 방법은 다수의 관심 탐침들 제공 단계 및 탐침들을 하나 이상의 앵커들에 부착하는 단계를 더욱 포함하는, 기질 코드화 방법.118. The method of claim 118, further comprising providing a plurality of probes of interest and attaching the probes to one or more anchors. 제118항 또는 제119항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 핵산 앵커들인, 기질 코드화 방법.119. The method of claim 118 or 119, wherein the one or more anchors are nucleic acid anchors. 제118항 또는 제119항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 화학적 앵커들인, 기질 코드화 방법. 119. The method of claim 118 or 119, wherein the one or more anchors are chemical anchors. 제121항에 있어서, 하나 이상의 앵커들은 하나 이상의 카르복시기들, 아민기들, 티올기들, 및/또는 아지드기들을 포함하는, 기질 코드화 방법.121. The method of claim 121, wherein the one or more anchors comprise one or more carboxyl groups, amine groups, thiol groups, and / or azide groups. 제104항 내지 제122항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기질은 입자들, 비드들, 파지들, 거대분자들, 세포들, 미생물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는, 기질 코드화 방법.124. The method of claim 104, wherein the substrate is selected from the group consisting of particles, beads, phages, macromolecules, cells, microorganisms, and combinations thereof. 제104항 내지 제123항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기질은 입자인, 기질 코드화 방법.123. The method of any one of claims 104-123, wherein the substrate is a particle. 제124항에 있어서, 입자는 구형 또는 비-구형인, 기질 코드화 방법.124. The method of claim 124, wherein the particles are spherical or non-spherical. 제124항 또는 제125항에 있어서, 입자는 유리, 중합체, 수화겔, 실리카, 또는 금속인, 기질 코드화 방법.126. The method of claim 124 or 125, wherein the particles are glass, polymer, hydrogel, silica, or metal. 제124항 내지 제126항 중 어느 하나의 항에 있어서, 입자는 수화겔 입자인, 기질 코드화 방법.129. The method of any one of claims 124-126, wherein the particles are hydrogel particles. 제104항 내지 제127항 중 어느 하나의 항에 의한 방법을 이용하여 코드화되는 기질.127. A substrate encoded using the method of any of claims 104-127. 제104항 내지 제127항 중 어느 하나의 항에 의한 방법을 이용하여 코드화되는 입자.127. Particles encoded using the method of any one of claims 104-127.
KR1020137000372A 2010-06-07 2011-06-07 Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding KR101932628B1 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35201810P 2010-06-07 2010-06-07
US61/352,018 2010-06-07
US36573810P 2010-07-19 2010-07-19
US61/365,738 2010-07-19
US38795810P 2010-09-29 2010-09-29
US61/387,958 2010-09-29
PCT/US2011/039531 WO2011156434A2 (en) 2010-06-07 2011-06-07 Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130082495A true KR20130082495A (en) 2013-07-19
KR101932628B1 KR101932628B1 (en) 2018-12-27

Family

ID=45098634

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137000370A KR101947801B1 (en) 2010-06-07 2011-06-07 Scanning multifunctional particles
KR1020137000372A KR101932628B1 (en) 2010-06-07 2011-06-07 Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137000370A KR101947801B1 (en) 2010-06-07 2011-06-07 Scanning multifunctional particles

Country Status (5)

Country Link
US (5) US9476101B2 (en)
EP (2) EP2577300B1 (en)
KR (2) KR101947801B1 (en)
CA (2) CA2802059C (en)
WO (2) WO2011156432A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016133321A1 (en) * 2015-02-16 2016-08-25 한국과학기술연구원 Microparticle for bioassay and method for manufacturing same
KR20170129907A (en) * 2015-03-25 2017-11-27 스타트 필 아게 Apparatus for measuring exposure to small particles, especially nanotubes
KR20190143663A (en) 2018-06-21 2019-12-31 재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단 One-step isothermal detection method of gene mutation using hairpins formed on a gold nanoshell

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7709544B2 (en) * 2005-10-25 2010-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Microstructure synthesis by flow lithography and polymerization
KR101556798B1 (en) 2006-10-05 2015-10-01 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 Multifunctional Encoded Particles for High-Throughput Analysis
KR101947801B1 (en) 2010-06-07 2019-02-13 파이어플라이 바이오웍스, 인코포레이티드 Scanning multifunctional particles
CA2817066C (en) 2010-10-27 2017-07-11 President And Fellows Of Harvard College Compositions of toehold primer duplexes and methods of use
US10024796B2 (en) 2010-10-29 2018-07-17 President And Fellows Of Harvard College Nucleic acid nanostructure barcode probes
US9568425B2 (en) * 2011-02-01 2017-02-14 Dna Medicine Institute, Inc. Multicoded analytical nanostrips
WO2013123525A1 (en) * 2012-02-19 2013-08-22 Nvigen, Inc. Uses of ided nanostructures in nucleic acid technology
US8966635B2 (en) * 2012-02-24 2015-02-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Software module object analysis
WO2013134633A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Firefly Bioworks, Inc. Methods and apparatus for classification and quantification of multifunctional objects
EP3272883B1 (en) * 2012-03-20 2019-10-09 Ludwig-Maximilians-Universität München Signal enhancement in molecular assays
US20150177115A1 (en) 2012-04-06 2015-06-25 Slingshot Biosciences Hydrogel particles with tunable optical properties
US9422602B2 (en) 2012-08-15 2016-08-23 Bio-Rad Laboratories, Inc. Methods and compositions for determining nucleic acid degradation
US9359632B2 (en) 2013-03-15 2016-06-07 Theranos, Inc. Devices, systems and methods for sample preparation
SG11201507384UA (en) * 2013-03-15 2015-10-29 Massachusetts Inst Technology Rare earth spatial/spectral microparticle barcodes for labeling of objects and tissues
AU2014237362A1 (en) 2013-03-15 2015-09-17 Theranos Ip Company, Llc Devices, systems and methods for sample preparation
WO2015066635A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 Daniel Irimia Cell sorting
WO2015179848A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 Firefly Bioworks, Inc. Substrate-mediated reactors for bioassays
CN104152449B (en) * 2014-08-18 2017-10-24 中国人民解放军第三军医大学第二附属医院 MiRNA capture probes and its modified electrode and capture probe complementary strand and its carbon nano-tube modified golden magnetic nanoparticle compound
WO2016048842A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-31 The Regents Of The University Of California Single molecule rna detection
EP3230716B1 (en) * 2014-12-10 2022-04-06 Cytek Biosciences Inc. Self-triggered flow cytometer
CN107208160B (en) * 2015-01-30 2023-02-17 哈佛学院院长及董事 No microscope imaging
KR102656644B1 (en) 2015-02-09 2024-04-09 슬링샷 바이오사이언시즈 인코포레이티드 Hydrogel particles with tunable optical properties and methods for using the same
TWI737614B (en) 2015-06-11 2021-09-01 博錸生技股份有限公司 Encoded microcarriers, method for producing the same and a kit comprising the same for conducting a multiplex assay
WO2017105104A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 Seegene, Inc. Signal extraction for a target nucleic acid sequence
MX2015017358A (en) * 2015-12-15 2016-07-27 Univ Guadalajara Double laminar hydroxide nanoparticles containing non-polar compounds of vegetable origin.
ES2924076T3 (en) 2015-12-18 2022-10-04 Abbott Lab Particle detection methods and systems for your practice
WO2017131463A1 (en) * 2016-01-26 2017-08-03 Seegene, Inc. . Methods for providing signal for target nucleic acid sequence
EP3916107B1 (en) 2016-02-17 2023-04-05 President and Fellows of Harvard College Molecular programming tools
KR101887742B1 (en) 2016-04-15 2018-08-10 주식회사 엠모니터 LAMP based method for detecting miRNA
JP6830968B2 (en) * 2016-06-07 2021-02-17 エッセン インストゥルメンツ,インコーポレイテッド ディー/ビー/エー エッセン バイオサイエンス,インコーポレイテッド A method for detecting bubbles between samples using flow cytometry scattering waveform analysis
US11137341B2 (en) 2016-06-07 2021-10-05 Essen Instruments, Inc. System and method for separation gas detection between samples
WO2017216270A1 (en) 2016-06-15 2017-12-21 Grabmayr Heinrich Single molecule detection or quantification using dna nanotechnology
WO2017218979A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 The Broad Institute, Inc. Unbiased detection of nucleic acid modifications
JP7062002B2 (en) * 2016-09-16 2022-05-02 プレックスバイオ カンパニー, リミテッド Multiplex assay method and system
WO2018057502A2 (en) 2016-09-20 2018-03-29 President And Fellows Harvard College Molecular verification systems
KR102187291B1 (en) 2016-11-21 2020-12-07 나노스트링 테크놀로지스, 인크. Chemical composition and how to use it
CN110168101A (en) 2017-01-10 2019-08-23 哈佛学院院长及董事 Multiple signal amplification
WO2018183123A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Trutag Technologies, Inc. Labeling using an optical thickness measurement of a biosensor
WO2018213790A2 (en) * 2017-05-18 2018-11-22 Arizona Board Of Regents On Behaft Of Arizona State University Apparatus for analyzing and detecting interactions and reactions of molecules
ES2702432B2 (en) 2017-08-31 2019-08-05 Venegas Pedro Manuel Medina Method and device for nucleic acid analysis
US10585626B2 (en) 2017-12-07 2020-03-10 International Business Machines Corporation Management of non-universal and universal encoders
KR102091867B1 (en) 2017-12-18 2020-03-20 고려대학교 산학협력단 Method for preparing encoded hydrogel particle and encoded hydrogel particle prepared by the same
CN111630179B (en) 2018-01-26 2024-07-19 哈佛学院院长及董事 Proximity detection methods and compositions
KR102079721B1 (en) * 2018-03-20 2020-02-20 성균관대학교산학협력단 Optical probe based on thin-film interference
US11549139B2 (en) 2018-05-14 2023-01-10 Nanostring Technologies, Inc. Chemical compositions and methods of using same
KR102498792B1 (en) * 2018-05-30 2023-02-13 주식회사 제우스 Method for detecting targent antigen and biological diagnosis device by using quantom-dot and quantom-dot bead comprising multifunctional ligand
WO2020001560A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 成都先导药物开发股份有限公司 Reaction monitoring method in synthetic dna coding compound
KR102361429B1 (en) * 2018-10-22 2022-02-10 고려대학교 산학협력단 Method for preparing microparticle
AU2019364545A1 (en) * 2018-10-26 2021-04-29 Illumina, Inc. Modulating polymer beads for DNA processing
KR102176130B1 (en) * 2018-11-13 2020-11-10 고려대학교 산학협력단 Detection device of biological molecule using a micropore
WO2020163630A1 (en) 2019-02-06 2020-08-13 Singular Genomics Systems, Inc. Compositions and methods for nucleic acid sequencing
AU2021209907A1 (en) 2020-01-24 2022-07-07 Slingshot Biosciences, Inc. Compositions and methods for cell-like calibration particles
CA3177834A1 (en) * 2020-05-04 2021-11-11 Jeffrey Kim Compositions and methods for passive optical barcoding for multiplexed assays
RU2762108C2 (en) * 2020-05-18 2021-12-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство здравоохранения Российской Федерации Method for modifying the glass surface for the introduction of functional amino groups
CN111662804A (en) * 2020-06-17 2020-09-15 清华大学 Digital loop-mediated isothermal amplification micro-fluidic chip for food microorganism detection
CN116209796A (en) 2020-07-17 2023-06-02 13.8公司 Methods, compositions, and systems for mapping the position of single molecules in a multidimensional space
WO2022018741A1 (en) * 2020-07-23 2022-01-27 Indian Institute Of Technology, Kharagpur A point of care (poc) device for nucleic acid based testing and method thereof
CA3197193A1 (en) * 2020-11-16 2022-05-19 Gianluca Andrea ARTIOLI Functionalized plasmonic nanostructures
WO2023283537A2 (en) * 2021-07-07 2023-01-12 Institute For Systems Biology Cell analysis methods, compositions, and uses
WO2023049246A1 (en) * 2021-09-22 2023-03-30 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Methods for parallel lamp assays at a single temperature using temperature-shifting agents
WO2023171738A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 コニカミノルタ株式会社 Analysis system, plate, and analysis method
SE2251386A1 (en) * 2022-11-29 2024-05-30 Elfscience AB In vitro detection method and device

Family Cites Families (151)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3687808A (en) 1969-08-14 1972-08-29 Univ Leland Stanford Junior Synthetic polynucleotides
JPS5126285A (en) 1974-08-30 1976-03-04 Japan Atomic Energy Res Inst Koso mataha kintaiofukunda soseibutsu no seizohoho
JPS5474886A (en) 1977-11-28 1979-06-15 Asahi Chem Ind Co Ltd Preparation of polymer micro-spheres
US4743545A (en) 1984-08-09 1988-05-10 Torobin Leonard B Hollow porous microspheres containing biocatalyst
US5118800A (en) 1983-12-20 1992-06-02 California Institute Of Technology Oligonucleotides possessing a primary amino group in the terminal nucleotide
US4683194A (en) 1984-05-29 1987-07-28 Cetus Corporation Method for detection of polymorphic restriction sites and nucleic acid sequences
FR2567892B1 (en) 1984-07-19 1989-02-17 Centre Nat Rech Scient NOVEL OLIGONUCLEOTIDES, THEIR PREPARATION PROCESS AND THEIR APPLICATIONS AS MEDIATORS IN DEVELOPING THE EFFECTS OF INTERFERONS
US5367066A (en) 1984-10-16 1994-11-22 Chiron Corporation Oligonucleotides with selectably cleavable and/or abasic sites
FR2575751B1 (en) 1985-01-08 1987-04-03 Pasteur Institut NOVEL ADENOSINE DERIVATIVE NUCLEOSIDES, THEIR PREPARATION AND THEIR BIOLOGICAL APPLICATIONS
US4929400A (en) 1986-04-28 1990-05-29 California Institute Of Technology Production of monodisperse, polymeric microspheres
JP2828642B2 (en) 1987-06-24 1998-11-25 ハワード フローレイ インスティテュト オブ イクスペリメンタル フィジオロジー アンド メディシン Nucleoside derivative
JP2674705B2 (en) 1988-06-10 1997-11-12 東亜医用電子株式会社 One-dimensional distribution fractionation method
US5175273A (en) 1988-07-01 1992-12-29 Genentech, Inc. Nucleic acid intercalating agents
US5134066A (en) 1989-08-29 1992-07-28 Monsanto Company Improved probes using nucleosides containing 3-dezauracil analogs
US5591722A (en) 1989-09-15 1997-01-07 Southern Research Institute 2'-deoxy-4'-thioribonucleosides and their antiviral activity
ATE269870T1 (en) 1989-10-24 2004-07-15 Isis Pharmaceuticals Inc 2'-MODIFIED OLIGONUCLEOTIDES
US5130302A (en) 1989-12-20 1992-07-14 Boron Bilogicals, Inc. Boronated nucleoside, nucleotide and oligonucleotide compounds, compositions and methods for using same
US5646265A (en) 1990-01-11 1997-07-08 Isis Pharmceuticals, Inc. Process for the preparation of 2'-O-alkyl purine phosphoramidites
US5459255A (en) 1990-01-11 1995-10-17 Isis Pharmaceuticals, Inc. N-2 substituted purines
US5681941A (en) 1990-01-11 1997-10-28 Isis Pharmaceuticals, Inc. Substituted purines and oligonucleotide cross-linking
US5670633A (en) 1990-01-11 1997-09-23 Isis Pharmaceuticals, Inc. Sugar modified oligonucleotides that detect and modulate gene expression
GB9009980D0 (en) 1990-05-03 1990-06-27 Amersham Int Plc Phosphoramidite derivatives,their preparation and the use thereof in the incorporation of reporter groups on synthetic oligonucleotides
EP0745689A3 (en) 1990-05-11 1996-12-11 Microprobe Corporation A dipstick for a nucleic acid hybridization assay
BR9106702A (en) 1990-07-27 1993-06-08 Isis Pharmaceuticals Inc ANALOG OF OLIGONUCLEOTIDEOS AND PROCESSES TO MODULATE THE PRODUCTION OF A PROTEIN BY AN ORGANISM AND TO TREAT AN ORGANISM
US5210015A (en) 1990-08-06 1993-05-11 Hoffman-La Roche Inc. Homogeneous assay system using the nuclease activity of a nucleic acid polymerase
US5432272A (en) 1990-10-09 1995-07-11 Benner; Steven A. Method for incorporating into a DNA or RNA oligonucleotide using nucleotides bearing heterocyclic bases
EP0538194B1 (en) 1991-10-17 1997-06-04 Novartis AG Bicyclic nucleosides, oligonucleotides, their method of preparation and intermediates therein
US5594121A (en) 1991-11-07 1997-01-14 Gilead Sciences, Inc. Enhanced triple-helix and double-helix formation with oligomers containing modified purines
TW393513B (en) 1991-11-26 2000-06-11 Isis Pharmaceuticals Inc Enhanced triple-helix and double-helix formation with oligomers containing modified pyrimidines
US5484908A (en) 1991-11-26 1996-01-16 Gilead Sciences, Inc. Oligonucleotides containing 5-propynyl pyrimidines
CA2122365C (en) 1991-11-26 2010-05-11 Brian Froehler Enhanced triple-helix and double-helix formation with oligomers containing modified pyrimidines
US5359044A (en) 1991-12-13 1994-10-25 Isis Pharmaceuticals Cyclobutyl oligonucleotide surrogates
FR2687679B1 (en) 1992-02-05 1994-10-28 Centre Nat Rech Scient OLIGOTHIONUCLEOTIDES.
EP0577558A2 (en) 1992-07-01 1994-01-05 Ciba-Geigy Ag Carbocyclic nucleosides having bicyclic rings, oligonucleotides therefrom, process for their preparation, their use and intermediates
US5795714A (en) 1992-11-06 1998-08-18 Trustees Of Boston University Method for replicating an array of nucleic acid probes
WO1994021240A2 (en) 1993-03-17 1994-09-29 Silica Gel Ges.M.B.H Superparamagnetic particles, process for producing the same and their use
DK0691968T3 (en) 1993-03-30 1998-02-23 Sanofi Sa Acyclic nucleoside analogs and oligonucleotide sequences containing these
DE4311944A1 (en) 1993-04-10 1994-10-13 Degussa Coated sodium percarbonate particles, process for their preparation and detergent, cleaning and bleaching compositions containing them
US6709813B1 (en) 1993-05-14 2004-03-23 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Diagnostic compositions, elements, methods and test kits for amplification and detection of human CMV DNA using primers having matched melting temperatures
US5677196A (en) 1993-05-18 1997-10-14 University Of Utah Research Foundation Apparatus and methods for multi-analyte homogeneous fluoro-immunoassays
US5502177A (en) 1993-09-17 1996-03-26 Gilead Sciences, Inc. Pyrimidine derivatives for labeled binding partners
US5457187A (en) 1993-12-08 1995-10-10 Board Of Regents University Of Nebraska Oligonucleotides containing 5-fluorouracil
US5446137B1 (en) 1993-12-09 1998-10-06 Behringwerke Ag Oligonucleotides containing 4'-substituted nucleotides
US5519134A (en) 1994-01-11 1996-05-21 Isis Pharmaceuticals, Inc. Pyrrolidine-containing monomers and oligomers
US5596091A (en) 1994-03-18 1997-01-21 The Regents Of The University Of California Antisense oligonucleotides comprising 5-aminoalkyl pyrimidine nucleotides
US5627053A (en) 1994-03-29 1997-05-06 Ribozyme Pharmaceuticals, Inc. 2'deoxy-2'-alkylnucleotide containing nucleic acid
US5525711A (en) 1994-05-18 1996-06-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Pteridine nucleotide analogs as fluorescent DNA probes
US5876924A (en) 1994-06-22 1999-03-02 Mount Sinai School Of Medicine Nucleic acid amplification method hybridization signal amplification method (HSAM)
US5597909A (en) 1994-08-25 1997-01-28 Chiron Corporation Polynucleotide reagents containing modified deoxyribose moieties, and associated methods of synthesis and use
US5879900A (en) 1994-12-15 1999-03-09 Abbott Laboratories Method for simultaneous analysis of cell viability, nucleated red blood cells and white blood cell differentials
US5792747A (en) 1995-01-24 1998-08-11 The Administrators Of The Tulane Educational Fund Highly potent agonists of growth hormone releasing hormone
US5981180A (en) 1995-10-11 1999-11-09 Luminex Corporation Multiplexed analysis of clinical specimens apparatus and methods
US5668268A (en) 1995-11-27 1997-09-16 Hybridon, Inc. Passivated polymer supports for nucleic acid synthesis
US6001571A (en) 1995-11-30 1999-12-14 Mandecki; Wlodek Multiplex assay for nucleic acids employing transponders
EP0880598A4 (en) 1996-01-23 2005-02-23 Affymetrix Inc Nucleic acid analysis techniques
US5945526A (en) 1996-05-03 1999-08-31 Perkin-Elmer Corporation Energy transfer dyes with enhanced fluorescence
JP3756313B2 (en) 1997-03-07 2006-03-15 武 今西 Novel bicyclonucleosides and oligonucleotide analogues
US7622294B2 (en) 1997-03-14 2009-11-24 Trustees Of Tufts College Methods for detecting target analytes and enzymatic reactions
US6159739A (en) 1997-03-26 2000-12-12 University Of Washington Device and method for 3-dimensional alignment of particles in microfabricated flow channels
US20020197614A1 (en) 1997-05-16 2002-12-26 Mosaic Technologies, Inc. Electrophoretic analysis of target molecules using adapter molecules
DE04020014T1 (en) 1997-09-12 2006-01-26 Exiqon A/S Bi-cyclic - nucleoside, nucleotide and oligonucleotide analogs
JP2954113B2 (en) * 1997-10-13 1999-09-27 日立原町電子工業株式会社 Method and apparatus for measuring flow characteristics of cells and particles
US6322901B1 (en) 1997-11-13 2001-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Highly luminescent color-selective nano-crystalline materials
US5990479A (en) 1997-11-25 1999-11-23 Regents Of The University Of California Organo Luminescent semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes
WO1999036576A1 (en) 1998-01-20 1999-07-22 Packard Bioscience Company Gel pad arrays and methods and systems for making them
US6150102A (en) 1998-02-03 2000-11-21 Lucent Technologies Inc. Method of generating nucleic acid oligomers of known composition
AU754952B2 (en) 1998-06-24 2002-11-28 Illumina, Inc. Decoding of array sensors with microspheres
EP1271154A3 (en) 1998-09-18 2005-08-17 Massachusetts Institute Of Technology Biological applications of semiconductor nanocrystals
US6251303B1 (en) 1998-09-18 2001-06-26 Massachusetts Institute Of Technology Water-soluble fluorescent nanocrystals
US6426513B1 (en) 1998-09-18 2002-07-30 Massachusetts Institute Of Technology Water-soluble thiol-capped nanocrystals
US6864301B2 (en) 1998-11-30 2005-03-08 The Regents Of The University Of Colorado Preparation and use of photopolymerized microparticles
US6228652B1 (en) 1999-02-16 2001-05-08 Coulter International Corp. Method and apparatus for analyzing cells in a whole blood sample
US6376742B1 (en) 1999-02-17 2002-04-23 Richard J. Zdrahala In vivo tissue engineering with biodegradable polymers
US6309833B1 (en) 1999-04-12 2001-10-30 Nanogen/Becton Dickinson Partnership Multiplex amplification and separation of nucleic acid sequences on a bioelectronic microchip using asymmetric structures
US6592821B1 (en) 1999-05-17 2003-07-15 Caliper Technologies Corp. Focusing of microparticles in microfluidic systems
US6214276B1 (en) 1999-05-18 2001-04-10 Creo Srl Method of forming objects from thermosensitive composition
US6325957B1 (en) 1999-06-04 2001-12-04 The Governing Council Of The University Of Toronto Method of producing three dimensional assembly of particles in ordered arrays
WO2001007506A2 (en) 1999-07-23 2001-02-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microfabricated devices and method of manufacturing the same
US6528319B1 (en) * 1999-09-02 2003-03-04 Amersham Biosciences Corp Method for anchoring oligonucleotides to a substrate
US20040209376A1 (en) 1999-10-01 2004-10-21 Surromed, Inc. Assemblies of differentiable segmented particles
AU4232701A (en) 2000-01-05 2001-07-16 Novartis Ag Hydrogels
US20050214825A1 (en) * 2000-02-07 2005-09-29 John Stuelpnagel Multiplex sample analysis on universal arrays
US7582420B2 (en) 2001-07-12 2009-09-01 Illumina, Inc. Multiplex nucleic acid reactions
EP1328894A4 (en) 2000-08-25 2005-11-09 Amnis Corp Measuring the velocity of small moving objects such as cells
US6934408B2 (en) 2000-08-25 2005-08-23 Amnis Corporation Method and apparatus for reading reporter labeled beads
US6649138B2 (en) 2000-10-13 2003-11-18 Quantum Dot Corporation Surface-modified semiconductive and metallic nanoparticles having enhanced dispersibility in aqueous media
JP2004537712A (en) 2000-10-18 2004-12-16 バーチャル・アレイズ・インコーポレーテッド Multiple cell analysis system
RU2285265C2 (en) 2000-10-19 2006-10-10 Тиботек Бвба Method and device for manipulating micro-carriers for their identification
US6576291B2 (en) 2000-12-08 2003-06-10 Massachusetts Institute Of Technology Preparation of nanocrystallites
US6670335B2 (en) 2001-03-05 2003-12-30 A. P. Pharma, Inc. Fluorouracil-containing formulation
US7572642B2 (en) 2001-04-18 2009-08-11 Ambrigen, Llc Assay based on particles, which specifically bind with targets in spatially distributed characteristic patterns
AU2002365110A1 (en) 2001-07-10 2003-07-15 Massachusetts Institute Of Technology Small molecule microarrays
ATE556845T1 (en) 2001-07-20 2012-05-15 Life Technologies Corp LUMINESCENT NANOPARTICLES AND THEIR PRODUCTION
US7666661B2 (en) 2001-08-27 2010-02-23 Platypus Technologies, Llc Substrates, devices, and methods for quantitative liquid crystal assays
US20030143604A1 (en) 2001-11-30 2003-07-31 Storhoff James J. Real-time monitoring of PCR amplification using nanoparticle probes
US20040210289A1 (en) 2002-03-04 2004-10-21 Xingwu Wang Novel nanomagnetic particles
GB2388652B (en) 2002-02-25 2005-03-23 Marc Boden Light shuttering
GB0207063D0 (en) 2002-03-26 2002-05-08 Amersham Biosciences Uk Ltd Immobilised probes
US20040005352A1 (en) 2002-04-16 2004-01-08 Lopez Gabriel P. Biologically functionalized porous microspheres
JP2006507921A (en) 2002-06-28 2006-03-09 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ Method and apparatus for fluid dispersion
US20040043506A1 (en) 2002-08-30 2004-03-04 Horst Haussecker Cascaded hydrodynamic focusing in microfluidic channels
US20060147924A1 (en) 2002-09-11 2006-07-06 Ramsing Neils B Population of nucleic acids including a subpopulation of lna oligomers
JPWO2004026457A1 (en) 2002-09-18 2006-06-15 中嶋 光敏 Method for producing microcapsules
US7361821B2 (en) 2002-09-20 2008-04-22 Intel Corporation Controlled alignment of nanobarcodes encoding specific information for scanning probe microscopy (SPM) reading
US7291459B2 (en) 2002-12-10 2007-11-06 University Of Alabama At Huntsville Nucleic acid detector and method of detecting targets within a sample
US20050129580A1 (en) 2003-02-26 2005-06-16 Swinehart Philip R. Microfluidic chemical reactor for the manufacture of chemically-produced nanoparticles
JP4691014B2 (en) 2003-02-26 2011-06-01 カリダ ゲノミクス,インコーポレーテッド Random array DNA analysis by hybridization
AU2004219707B2 (en) 2003-03-07 2009-04-23 Rutgers, The State University Of New Jersey Optically decodable microcarriers, arrays and methods
US20040229269A1 (en) 2003-05-15 2004-11-18 Ghazala Hashmi Hybridization-mediated analysis of polymorphisms
US6869983B2 (en) 2003-06-10 2005-03-22 The University Of Chicago Spatially controlled, in situ synthesis of polymers
US7255994B2 (en) 2003-06-10 2007-08-14 Applera Corporation Ligation assay
US7192693B2 (en) 2004-02-24 2007-03-20 University Of Washington Methods for photopatterning hydrogels
US20050214737A1 (en) 2004-03-26 2005-09-29 Dejneka Matthew J Transparent filtered capillaries
US7438792B2 (en) 2004-04-20 2008-10-21 The Regents Of The University Of California Separation system with a sheath-flow supported electrochemical detector
CA2563836C (en) 2004-04-23 2011-06-14 Eugenia Kumacheva Method of producing polymeric particles with selected size, shape, morphology and composition
US20060019258A1 (en) 2004-07-20 2006-01-26 Illumina, Inc. Methods and compositions for detection of small interfering RNA and micro-RNA
US20060094025A1 (en) 2004-11-02 2006-05-04 Getts Robert C Methods for detection of microrna molecules
EP1809719B1 (en) 2004-11-10 2013-01-16 The Regents of The University of Michigan Multi-phasic nanoparticles
US20060228386A1 (en) 2005-02-22 2006-10-12 University Of Tennessee Research Foundation Polymeric microstructures
US20070054119A1 (en) 2005-03-04 2007-03-08 Piotr Garstecki Systems and methods of forming particles
US20060228735A1 (en) 2005-03-31 2006-10-12 Perkinelmer Las, Inc. Multiplex assay systems
US20070065844A1 (en) 2005-06-08 2007-03-22 Massachusetts Institute Of Technology Solution-based methods for RNA expression profiling
US9297036B2 (en) 2005-07-01 2016-03-29 Agilent Technologies, Inc Nucleic acid probes for analysis of small RNAs and other polynucleotides
US7871770B2 (en) 2005-08-09 2011-01-18 Maxwell Sensors, Inc. Light transmitted assay beads
US8232092B2 (en) 2005-08-09 2012-07-31 Maxwell Sensors, Inc. Apparatus and method for digital magnetic beads analysis
US7709544B2 (en) 2005-10-25 2010-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Microstructure synthesis by flow lithography and polymerization
JP4954216B2 (en) 2005-10-25 2012-06-13 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Synthesis method of polymer microstructures by flow lithography and polymerization
EP1801142B1 (en) 2005-12-16 2016-02-24 Canon Kabushiki Kaisha Resin composition,resin cured product, and liquid discharge head
CA2633790C (en) 2005-12-22 2016-08-09 Henry M. Krause Methods and compositions for the detection and isolation of ligands
EP1969142B1 (en) 2005-12-23 2018-02-14 PerkinElmer LAS, Inc. Comparative genomic hybridization on encoded multiplex particles
US9115389B2 (en) * 2006-06-30 2015-08-25 Rosetta Genomics Ltd. Method for detecting a target nucleic acid comprising two portions using probes having a first portion complementary to the first portion of the target nucleic acid and a second portion substantially complementary to the second portion of the target nucleic acid
US20080026394A1 (en) 2006-07-11 2008-01-31 Antara Biosciences Inc. Methods of detecting one or more cancer markers
US8232049B2 (en) 2006-09-29 2012-07-31 Case Western Reserve University Method for detecting small oligonucleotides
KR101556798B1 (en) * 2006-10-05 2015-10-01 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 Multifunctional Encoded Particles for High-Throughput Analysis
US8148159B2 (en) 2006-10-05 2012-04-03 Massachusetts Institute Of Technology System and methods for stretching polynucleotides
KR100812795B1 (en) 2006-10-23 2008-03-12 중앙대학교 산학협력단 Primer and probe for detection of bacillus anthracis and method for detecting bacillus anthracis using thereof
CN102851369B (en) 2006-12-13 2015-01-21 卢米耐克斯公司 Systems and methods for multiplex analysis of PCR in real time
US8314220B2 (en) 2007-01-26 2012-11-20 Agilent Technologies, Inc. Methods compositions, and kits for detection of microRNA
EP2156164A4 (en) 2007-04-05 2011-04-06 Massachusetts Inst Technology System for electrophoretic stretching of biomolecules using micro scale t-junctions
WO2009002225A2 (en) 2007-06-25 2008-12-31 Closed Company 'molecular-Medicine Technologies' Multifunctional diagnosis device and a method for testing biological objects
EP2023119A1 (en) 2007-08-10 2009-02-11 Universität Bayreuth Biological cell monolayer shearing apparatus for diagnostic purposes
US7653509B2 (en) 2007-08-29 2010-01-26 Verity Software House Probability state models
US20090061424A1 (en) 2007-08-30 2009-03-05 Sigma-Aldrich Company Universal ligation array for analyzing gene expression or genomic variations
US20090191553A1 (en) 2007-10-01 2009-07-30 Applied Biosystems Inc. Chase Ligation Sequencing
WO2009128938A1 (en) * 2008-04-17 2009-10-22 Maxwell Sensors, Inc. Hydrodynamic focusing for analyzing rectangular microbeads
WO2010042943A1 (en) 2008-10-10 2010-04-15 Massachusetts Institute Of Technology Tunable hydrogel microparticles
US8349256B2 (en) 2008-11-21 2013-01-08 Sysmex Corporation Blood cell analyzer, blood cell analyzing method, and computer program product
EP2358903A1 (en) 2008-12-10 2011-08-24 Smiths Detection Inc. Identification and differentiation of nucleic acid sequence using temperature-dependent hybridization
US8034629B2 (en) 2009-06-26 2011-10-11 Massachusetts Institute Of Technology High precision scanning of encoded hydrogel microparticles
CN102812361A (en) 2009-12-28 2012-12-05 阿茨拉实验室有限公司 Diagnostic Gel Composition, Method For Making A Diagnostic Gel Composition
KR101947801B1 (en) 2010-06-07 2019-02-13 파이어플라이 바이오웍스, 인코포레이티드 Scanning multifunctional particles

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016133321A1 (en) * 2015-02-16 2016-08-25 한국과학기술연구원 Microparticle for bioassay and method for manufacturing same
KR20170129907A (en) * 2015-03-25 2017-11-27 스타트 필 아게 Apparatus for measuring exposure to small particles, especially nanotubes
KR20190143663A (en) 2018-06-21 2019-12-31 재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단 One-step isothermal detection method of gene mutation using hairpins formed on a gold nanoshell

Also Published As

Publication number Publication date
EP2577300A2 (en) 2013-04-10
US20130210653A1 (en) 2013-08-15
EP2577300A4 (en) 2013-12-18
CA2802049A1 (en) 2011-12-15
CA2802059A1 (en) 2011-12-15
EP2576839A4 (en) 2013-11-06
KR101932628B1 (en) 2018-12-27
KR20130118288A (en) 2013-10-29
CA2802059C (en) 2020-05-12
US20150005198A1 (en) 2015-01-01
WO2011156432A2 (en) 2011-12-15
US20120309651A1 (en) 2012-12-06
EP2576839A2 (en) 2013-04-10
WO2011156432A3 (en) 2012-04-26
US9290816B2 (en) 2016-03-22
KR101947801B1 (en) 2019-02-13
US20120316082A1 (en) 2012-12-13
US8609337B2 (en) 2013-12-17
US20160333398A1 (en) 2016-11-17
CA2802049C (en) 2018-07-10
WO2011156434A3 (en) 2012-04-12
EP2577300B1 (en) 2016-09-28
US9476101B2 (en) 2016-10-25
WO2011156434A2 (en) 2011-12-15
EP2576839B1 (en) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101932628B1 (en) Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding
US20230193352A1 (en) Multiplexed analysis of target nucleic acids
CN115698324A (en) Methods and compositions for integrated in situ spatial assays
CN102453761B (en) Kit for detecting hereditary hearing loss by jointly marking magnetic bead and luminophor
CN106574925A (en) Substrate-mediated reactors for bioassays
KR20120017033A (en) Detection of multiple nucleic acid sequences in a reaction cartridge
CN102373265A (en) Kit for detecting hereditary hearing loss
CA2692882C (en) Ultrasensitive detection of target using target-ready particles
Kim et al. Quantitative detection of E. coli O157: H7 eaeA gene using quantum dots and magnetic particles
US20140378333A1 (en) Digital bridge pcr
Stevenson et al. Quantitative DNA analysis using surface-enhanced resonance Raman scattering
Liang et al. Single-microbead space-confined digital quantification strategy (SMSDQ) for counting microRNAs at the single-molecule level

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant